KR20220011813A - High Temperature Resistant Transformed Plant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온 스트레스에 대하여 감수성을 갖는 식물에 대하여 이하의 (a) 또는 (b)의 단백질을 암호화하는 핵산을 도입하는 것을 특징으로 하는 고온 스트레스에 대한 내성을 부여하는 방법에 관한 것이다:
(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질;
(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 90% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질.
The present invention relates to a method for imparting resistance to high temperature stress, characterized in that the nucleic acid encoding the protein of the following (a) or (b) is introduced into a plant having a sensitivity to high temperature stress:
(a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(b) a protein having an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity.

Description

고온 스트레스 내성을 갖는 형질전환 식물{High Temperature Resistant Transformed Plant}Transgenic plants with high temperature stress resistance {High Temperature Resistant Transformed Plant}

본 발명은 고온 스트레스에 대하여 감수성을 갖는 식물에 대하여 고온 스트레스에 대한 내성을 부여하는 방법 및 고온 스트레스에 대하여 내성이 부여된 형질전환 식물체에 관한 것이다. The present invention relates to a method for imparting resistance to high temperature stress to a plant having a sensitivity to high temperature stress, and to a transgenic plant endowed with resistance to high temperature stress.

이속사졸린 골격을 갖는 화합물(즉, 이속사졸린 유도체)은 제초제 활성을 갖는 것으로 알려져 있다. 또한, "이속사졸린 골격(isoxazoline moiety)"은 "이소옥사졸린 골격(isooxazoline moiety)"으로도 불려진다. 이속사졸린 유도체로는 비특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 우수한 제초효과와 작물·잡초 간의 선택성을 가지는 것으로 피록사술폰 등의 화합물이 개발되고 있다. 피록사술폰(pyroxasulfone)은 식물 표피의 왁스층과 세포막의 스핑고 지질(sphingolipid)의 주성분인 초장쇄 지방산의 생합성을 촉매하는 초장쇄 지방산 신장효소(VLCFAE: very-long-chain fatty acid elongase)를 작용점으로 하는 제초제이다. Compounds having an isoxazoline backbone (ie, isoxazoline derivatives) are known to have herbicidal activity. Also, "isoxazoline moiety" is also called "isooxazoline moiety". As isoxazoline derivatives, as described in Non-Patent Document 1, compounds such as pyroxasulfone have been developed that have excellent herbicidal effect and selectivity between crops and weeds. Pyroxasulfone acts on very-long-chain fatty acid elongase (VLCFAE), which catalyzes the biosynthesis of ultra-long-chain fatty acids, which are the main components of sphingolipids in the wax layer of plant epidermis and cell membranes. It is a herbicide with

피록사술폰은 벼과 잡초(Gramineae weed)와 광엽 잡초(broadleaf weed) 뿐만 아니라, 기존의 저항성 잡초에 대해서도 높은 제초효과를 나타내는 밭 작물(upland crop) 제초제인 것으로 알려져 있다(비특허문헌 1). 특히, 피록사술폰은 밀 등의 작물에 안전성을 가지고 있다. 한편, 유채, 보리, 벼 등은 피록사술폰에 대한 감수성이 높은 것으로 알려져 있다(비특허문헌 1 및 2). 따라서, 유채, 보리, 벼 등에 대해 피록사술폰은 제초제 농약으로 등록이 이루어지고 있지는 않았다. Pyroxasulfone is known to be an upland crop herbicide that exhibits a high herbicidal effect against not only Gramineae weed and broadleaf weed, but also existing resistant weeds (Non-Patent Document 1). In particular, pyroxasulfone has safety in crops such as wheat. On the other hand, rapeseed, barley, rice, etc. are known to have high sensitivity to pyroxasulfone (Non-Patent Documents 1 and 2). Therefore, for rapeseed, barley, and rice, pyroxasulfone has not been registered as a herbicide and pesticide.

또한, 피록사술폰은 글루타티온-S-트랜스퍼라제(glutathione-S-transferase, GST)에 의한 약물대사와 밀에서의 내성(밀 선택성)이 관련될 가능성이 제시되고 있다(비특허문헌 3). 일반적으로 농약의 글루타티온 포합(glutathione conjugation)에 의한 대사·해독에 대해 많이 보고되어 왔다(비특허문헌 4~7). 특히 글루타티온 포합에 의한 대사·해독은 피록사술폰 뿐만 아니라, VLCFAE 저해형 제초제인 클로로아세트아미드(chloroacetamide) 계 화합물의 작물 잡초 간의 선택성에 관여하는 것으로 알려져 있다(비특허문헌 8~10). In addition, it is suggested that pyroxasulfone is related to drug metabolism by glutathione-S-transferase (GST) and resistance (wheat selectivity) in wheat (Non-Patent Document 3). In general, there have been many reports about the metabolism and detoxification by glutathione conjugation of pesticides (Non-Patent Documents 4 to 7). In particular, metabolism and detoxification by glutathione conjugation is known to be involved in the selectivity between crop weeds of chloroacetamide-based compounds, which are VLCFAE inhibitory herbicides, as well as pyroxasulfone (Non-Patent Documents 8 to 10).

GST는 식물에 여러 분자종이 존재하는 것으로 알려져 있다. 비특허문헌 11에는 옥수수 유래의 GST(GSTI, ZmM16901)는 클로로아세트아미드 계의 알라클로르(alachlor)에 대해 높은 포합 활성(conjugation activity)을 나타내는 반면, 구조가 매우 유사한 메톨라클로르(metolalachlor) 포합활성을 나타내지 않는 것으로 개시되어 있다. 또한, 비특허문헌 12에는 ZmGSTI과 가장 상동성이 높은(아미노산 서열의 상동성은 약 56%) ZmGST8(ZmQ9FQD1)이 알라클로르에 포합활성을 나타내지 않는 것이 개시되어 있다. 이와 같이, GST의 기질 특이성이 높기 때문에 특정 약제를 대사하는 GST의 분자종을 동정하는 것은, 상술한 약제에 유사한 화합물을 기질로 하는 GST가 공지되어 있다 하더라도 매우 곤란하다. GST is known to exist in several molecular species in plants. According to Non-Patent Document 11, corn-derived GST (GSTI, ZmM16901) exhibits high conjugation activity for chloroacetamide-based alachlor, whereas the structure is very similar to metolalachlor conjugation activity. It is disclosed that it does not represent In addition, Non-Patent Document 12 discloses that ZmGST8 (ZmQ9FQD1), which has the highest homology with ZmGSTI (the homology of amino acid sequence is about 56%), does not exhibit a conjugation activity to alachlor. As described above, since the substrate specificity of GST is high, it is very difficult to identify a molecular species of GST that metabolizes a specific drug, even if GST using a compound similar to the above-mentioned drug as a substrate is known.

또한, 식물 GST는 직접적으로 산화 스트레스를 감소시켜(비특허문헌 13), 소금, 건조 온도, 제초제 등의 다양한 스트레스에 내성을 부여하는 것으로 알려져 있지만(비특허문헌 14), 제초제 내성 및 고온 내성을 동시에 부여하는 유전자에 관한 보고예는 없다. 또한, GST 및 GPX(글루타티온 퍼옥시다제)를 모두 도입하여 식물에 고온 내성을 부여하였다는 보고는 존재하지만(비특허문헌 15), GST 독자적으로 고온 내성을 부여하였다는 보고예는 존재하지 않는다. In addition, plant GST directly reduces oxidative stress (Non-Patent Document 13) and is known to impart resistance to various stresses such as salt, drying temperature, and herbicides (Non-Patent Document 14), but herbicide tolerance and high temperature tolerance There are no reports of genes conferred at the same time. Moreover, although there is a report that high temperature tolerance was imparted to plants by introducing both GST and GPX (glutathione peroxidase) (Non-Patent Document 15), there is no report example that GST independently imparted high temperature tolerance.

특허문헌 1: 미합중국 특허 US 6,730,828Patent Document 1: US Patent US 6,730,828

비특허문헌 1: Y. Tanetani 등, Pestic. Biochem. Physiol. 95, 47-55(2009) Non-Patent Document 1: Y. Tanetani et al., Pestic. Biochem. Physiol. 95, 47-55 (2009) 비특허문헌 2: Y. Tanetani 등, J. Pestic. Sci. 36, 221-228(2011) Non-Patent Document 2: Y. Tanetani et al., J. Pestic. Sci. 36, 221-228 (2011) 비특허문헌 3: Y. Tanetani 등, J. Pestic. Sci. 38, 152-156(2013) Non-Patent Document 3: Y. Tanetani et al., J. Pestic. Sci. 38, 152-156 (2013) 비특허문헌 4: E. Boyland 등, Adv. Enzymol. Relat. Areas. Mol. Biol. 32, 173-219(1969) Non-Patent Document 4: E. Boyland et al., Adv. Enzymol. Relat. Areas. Mol. Biol. 32, 173-219 (1969) 비특허문헌 5: B. Mannervik Adv. Enzymol. Relat. Areas. Mol. Biol. 57, 357-417(1985)Non-Patent Document 5: B. Mannervik Adv. Enzymol. Relat. Areas. Mol. Biol. 57, 357-417 (1985) 비특허문헌 6: PJ Hatton 등, Pestic. Sci. 46, 267-275(1996). Non-Patent Document 6: PJ Hatton et al., Pestic. Sci. 46, 267-275 (1996). 비특허문헌 7: DP Dixon 등, Genome Biol. 3, 1-10(2002) Non-Patent Document 7: DP Dixon et al., Genome Biol. 3, 1-10 (2002) 비특허문헌 8: GL Lamoureux 등, J. Agric. Food Chem. 19, 346-350(1971). Non-Patent Document 8: GL Lamoureux et al., J. Agric. Food Chem. 19, 346-350 (1971). 비특허문헌 9: JRC Leavitt 등, J. Agric. Food. Chem. 27, 533-536(1979). Non-Patent Document 9: JRC Leavitt et al., J. Agric. Food. Chem. 27, 533-536 (1979). 비특허문헌 10: T. Mozer 등, Biochemistry 22, 1068-1072(1983) Non-Patent Document 10: T. Mozer et al., Biochemistry 22, 1068-1072 (1983) 비특허문헌 11: M. Karavangeli 등, Biomolecular Engineering 22, 121 -128(2005) Non-Patent Document 11: M. Karavangeli et al., Biomolecular Engineering 22, 121 -128 (2005) 비특허문헌 12: I. Cummins 등, Plant Mol. Biol. 52, 591-603(2003) Non-Patent Document 12: I. Cummins et al., Plant Mol. Biol. 52, 591-603 (2003) 비특허문헌 13: I. Cummins 등, Plant J. 18, 285-292(1999) Non-Patent Document 13: I. Cummins et al., Plant J. 18, 285-292 (1999) 비특허문헌 14: R Edwars & DP Dixson, Methods Enzymo l. 401, 169-186(2005)Non-Patent Document 14: R Edwars & DP Dixson, Methods Enzymo l. 401, 169-186 (2005) 비특허문헌 15: VP Roxas 등, Plant Cell Physiol. 41, 1229-1234(2000)Non-Patent Document 15: VP Roxas et al., Plant Cell Physiol. 41, 1229-1234 (2000)

따라서, 본 발명은 피록사술폰 등의 이속사졸린 유도체에 대한 대사·해독 활성을 나타내는 글루타티온-S-트랜스퍼라제를 특정하고, 상기 글루타티온-S-트랜스퍼라제를 이용하여 이속사졸린 유도체에 대한 내성을 갖는 형질전환 식물을 제공하는 동시에, 상기 글루타티온-S-트랜스퍼라제를 발현하는 식물에 이속사졸린 유도체를 제초제로 이용하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention specifies glutathione-S-transferase that exhibits metabolic and detoxification activity against isoxazoline derivatives such as pyroxasulfone, and uses the glutathione-S-transferase to develop resistance to isoxazoline derivatives. An object of the present invention is to provide a method for using an isoxazoline derivative as a herbicide in a plant expressing the glutathione-S-transferase while providing a transgenic plant having

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 피록사술폰 등의 이속사졸린 유도체에 대한 대사·해독 활성을 나타내는 밀에 존재하는 글루타티온-S-트랜스퍼라제를 동정하는데 성공하고, 상기 글루타티온-S-트랜스퍼라제의 이속사졸린 유도체에 대한 기질 특이성이 매우 높다는 사실과, 놀랍게도 그 글루타티온-S-트랜스퍼라제(GST)를 도입한 형질전환 식물이 우수한 스트레스 내성을 획득하는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result of intensive studies conducted by the present inventors in order to achieve the above object, they succeeded in identifying glutathione-S-transferase present in wheat that exhibits metabolic and detoxifying activity against isoxazoline derivatives such as pyroxasulfone, and the glutathione The fact that the substrate specificity for the isoxazoline derivative of -S-transferase is very high, and surprisingly, it was discovered that the transgenic plant into which the glutathione-S-transferase (GST) was introduced acquires excellent stress tolerance, and the present invention came to complete.

본 발명은 다음을 포함한다. The present invention includes the following.

(1) 이하의 (a) 또는 (b)의 단백질을 암호화하는 핵산을 도입한 형질전환 식물을 이속사졸린 유도체의 존재하에 재배하는 것을 특징으로 하는 형질전환 식물의 재배방법: (1) A method for cultivating a transgenic plant, characterized in that the transgenic plant into which the nucleic acid encoding the protein of (a) or (b) is introduced is grown in the presence of an isoxazoline derivative:

(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질; (a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;

(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 80% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질. (b) a protein having an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity.

(2) 이속사졸린 유도체는 피록사술폰 및/또는 페녹사술폰인 것을 특징으로 하는 (1)항 기재의 재배방법. (2) The cultivation method according to item (1), wherein the isoxazoline derivative is pyroxasulfone and/or phenoxasulfone.

(3) 형질전환 식물은 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 갖는 식물 유래인 것을 특징으로 하는 (1)항 기재의 재배방법. (3) The cultivation method according to item (1), wherein the transgenic plant is derived from a plant having sensitivity to an isoxazoline derivative.

(4) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 가진 식물은 벼과 식물인 것을 특징으로 하는 (3)항 기재의 재배방법. (4) The cultivation method according to the item (3), characterized in that the plant having a sensitivity to the isoxazoline derivative is a plant in the family Grapeaceae.

(5) 벼과 식물은 벼인 것을 특징으로 하는 (4)항 기재의 재배방법. (5) The cultivation method according to the item (4), characterized in that the rice plant is rice.

(6) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 가진 식물은 십자화과 (Brassicaceae), 콩과(Leguminosae), 미나리과(Umbelliferae), 비름과 (Amaranthaceae), 꿀풀과(Labiatae), 명아주과(Chenopodiaceae), 장미과(Rosaceae), 국화과(Compositae), 가지과(Solanaceae) 또는 아욱과(Malvaceae) 식물인 것을 특징으로 하는 (3)항 기재의 재배방법.(6) isoxazolyl sleepy plants with susceptible to derivatives cruciferous (Brassicaceae), leguminous (Leguminosae), Apiaceae (Umbelliferae), amaranth and (Amaranthaceae), Lamiaceae (Labiatae), chenopodiaceae (Chenopodiaceae), Rosaceae (Rosaceae ), Asteraceae ( Compositae ), Solanaceae ( Solanaceae ) or Malvaceae ( Malvaceae ) The cultivation method according to the item (3), characterized in that the plant.

(7) 십자화과 식물은 유채(Brassica napus) 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)인 것을 특징으로 하는 (6)항 기재의 재배방법. (7) Cruciferous plants are rapeseed ( Brassica napus ) or Arabidopsis thaliana ( Arabidopsis thaliana ) The cultivation method according to item (6), characterized in that.

(8) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 갖는 식물에 대하여 이하의 (a) 또는 (b)의 단백질을 암호화하는 핵산을 도입하는 것을 특징으로 하는 이속사졸린 유도체에 대한 내성 부여방법: (8) A method for imparting resistance to an isoxazoline derivative, comprising introducing a nucleic acid encoding the protein of the following (a) or (b) into a plant having a sensitivity to the isoxazoline derivative:

(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질; (a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;

(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 80% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질. (b) a protein having an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity.

(9) 이속사졸린 유도체는 피록사술폰 및/또는 페녹사술폰인 것을 특징으로 하는 (8)항 기재의 내성 부여방법. (9) The method for imparting resistance according to item (8), wherein the isoxazoline derivative is pyroxasulfone and/or phenoxasulfone.

(10) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 가진 식물은 벼과 식물인 것을 특징으로 하는 (8)항 기재의 내성 부여방법.(10) The method for imparting resistance according to the item (8), characterized in that the plant having a sensitivity to the isoxazoline derivative is a plant of the family Grapeaceae.

(11) 벼과 식물은 벼인 것을 특징으로 하는 (10)항 기재의 내성 부여방법.(11) The method for imparting tolerance according to the item (10), characterized in that the rice plant is rice.

(12) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 가진 식물은 십자화과 (Brassicaceae), 콩과(Leguminosae), 미나리과(Umbelliferae), 비름과 (Amaranthaceae), 꿀풀과 (Labiatae), 명아주과(Chenopodiaceae), 장미과(Rosaceae), 국화과(Compositae), 가지과(Solanaceae) 또는 아욱과(Malvaceae) 식물인 것을 특징으로 하는 (8)항 기재의 내성 부여방법.12. isoxazolyl sleepy plants with susceptible to derivatives cruciferous (Brassicaceae), leguminous (Leguminosae), Apiaceae (Umbelliferae), amaranth and (Amaranthaceae), Lamiaceae (Labiatae), chenopodiaceae (Chenopodiaceae), Rosaceae (Rosaceae ), Asteraceae ( Compositae ), Solanaceae ( Solanaceae ) or Malvaceae ( Malvaceae ) The method for imparting resistance according to the item (8), characterized in that the plant.

(13) 십자화과 식물은 유채(Brassica napus) 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)인 것을 특징으로 하는 (12)항 기재의 내성 부여방법.(13) Cruciferous plants, rape ( Brassica napus ) or Arabidopsis thaliana ( Arabidopsis thaliana ) The method for imparting resistance according to the item (12), characterized in that.

(14) 식물에 대하여 이하의 (a) 또는 (b)의 단백질을 암호화하는 핵산을 도입하는 것을 특징으로 하는 환경 스트레스에 대한 내성 부여방법:(14) A method for imparting resistance to environmental stress, comprising introducing a nucleic acid encoding the protein of the following (a) or (b) to a plant:

(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질; (a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;

(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 80% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질. (b) a protein having an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity.

(15) 환경 스트레스는 고온 스트레스인 것을 특징으로 하는 (14)항 기재의 내성 부여방법. (15) The method for imparting resistance according to the item (14), wherein the environmental stress is high-temperature stress.

(16) 식물은 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 갖는 식물인 것을 특징으로 하는 (14)항 기재의 내성 부여방법. (16) The method for imparting tolerance according to item (14), wherein the plant is a plant having sensitivity to an isoxazoline derivative.

(17) 이속사졸린 유도체는 피록사술폰 및/또는 페녹사술폰인 것을 특징으로 하는 (16)항 기재의 내성 부여방법. (17) The method for imparting resistance according to item (16), wherein the isoxazoline derivative is pyroxasulfone and/or phenoxasulfone.

(18) 식물은 벼과 식물인 것을 특징으로 하는 (14)항 기재의 내성 부여방법. (18) The method for imparting tolerance according to the item (14), characterized in that the plant is a plant in the family Grapeaceae.

(19) 벼과 식물은 벼인 것을 특징으로 하는 (18)항 기재의 내성 부여방법. (19) The method for imparting tolerance according to the item (18), characterized in that the rice plant is rice.

(20) 식물은 십자화과(Brassicaceae), 콩과(Leguminosae), 미나리과 (Umbelliferae), 비름과(Amaranthaceae), 꿀풀과(Labiatae), 명아주과 (Chenopodiaceae), 장미과(Rosaceae), 국화과(Compositae), 가지과(Solanaceae) 또는 아욱과(Malvaceae) 식물인 것을 특징으로 하는 (14)항 기재의 내성 부여방법. (20) Plant cruciferous (Brassicaceae), Mesquite (Leguminosae), Apiaceae (Umbelliferae), amaranthaceae (Amaranthaceae), Lamiaceae (Labiatae), chenopodiaceae (Chenopodiaceae), rose family (Rosaceae), Asteraceae (Compositae), Solanaceae ( Solanaceae ) or mallow family ( Malvaceae ) The method for imparting resistance according to the item (14), characterized in that the plant.

(21) 십자화과 식물은 유채(Brassica napus) 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)인 것을 특징으로 하는 (20)항 기재의 내성 부여방법. (21) Cruciferous plants are rapeseed ( Brassica napus ) or Arabidopsis thaliana ( Arabidopsis thaliana ) The method of imparting resistance according to the item (20), characterized in that.

(22) 이하의 (a) 또는 (b)의 단백질을 암호화하는 핵산을 도입한 형질전환 식물: (22) A transgenic plant into which a nucleic acid encoding the protein of (a) or (b) below has been introduced:

(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질; (a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;

(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 80% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질. (b) a protein having an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity.

(23) 이속사졸린 유도체에 대한 내성 및/또는 환경 스트레스에 대한 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 (22)항 기재의 형질전환 식물. (23) The transgenic plant according to item (22), characterized in that it has tolerance to isoxazoline derivatives and/or tolerance to environmental stress.

(24) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 갖는 식물에 대하여 상기 핵산을 도입한 것을 특징으로 하는 (22)항 기재의 형질전환 식물.(24) The transgenic plant according to item (22), wherein the nucleic acid is introduced into a plant having a sensitivity to an isoxazoline derivative.

(25) 이속사졸린 유도체는 피록사술폰 및/또는 페녹사술폰인 것을 특징으로 하는 (23)항 또는 (24)항 기재의 형질전환 식물.(25) The transgenic plant according to the item (23) or (24), wherein the isoxazoline derivative is pyroxasulfone and/or phenoxasulfone.

(26) 환경 스트레스는 고온 스트레스인 것을 특징으로 하는 (23)항 기재의 형질전환 식물.(26) The transgenic plant according to item (23), wherein the environmental stress is high temperature stress.

(27) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 가진 식물은 벼과 식물인 것을 특징으로 하는 (24)항 기재의 형질전환 식물.(27) The transgenic plant according to item (24), wherein the plant having a sensitivity to an isoxazoline derivative is a plant in the family Grapeaceae.

(28) 벼과 식물은 벼인 것을 특징으로 하는 (28)항 기재의 형질전환 식물.(28) The transgenic plant according to the item (28), characterized in that the plant of the family Grain is rice.

(29) 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 가진 식물은 십자화과 (Brassicaceae), 콩과(Leguminosae), 미나리과(Umbelliferae), 비름과 (Amaranthaceae), 꿀풀과(Labiatae), 명아주과(Chenopodiaceae), 장미과(Rosaceae), 국화과(Compositae), 가지과(Solanaceae) 또는 아욱과(Malvaceae) 식물인 것을 특징으로 하는 (24)항 기재의 형질전환 식물.(29) isoxazolyl sleepy plants with susceptible to derivatives cruciferous (Brassicaceae), leguminous (Leguminosae), Apiaceae (Umbelliferae), amaranth and (Amaranthaceae), Lamiaceae (Labiatae), chenopodiaceae (Chenopodiaceae), Rosaceae (Rosaceae ), Asteraceae ( Compositae ), Solanaceae ( Solanaceae ) or Malvaceae ( Malvaceae ) The transgenic plant according to item (24), characterized in that the plant.

(30) 상기 십자화과 식물은 유채(Brassica napus) 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)인 것을 특징으로 하는 형질전환 식물. (30) The cruciferous plant is a transgenic plant, characterized in that rape ( Brassica napus ) or Arabidopsis thaliana ).

본 명세서는 본원의 우선권의 기초가 되는 일본국 특허출원 제2016-132689호의 상세한 설명 및/또는 도면에 개시된 내용을 포함하고 있다. This specification includes the contents disclosed in the detailed description and/or drawings of Japanese Patent Application No. 2016-132689, which is the basis of the priority of the present application.

본 발명에 의하면, 피록사술폰 및 페녹사술폰 등 이속사졸린 유도체에 대한 내성 및/또는 고온 스트레스 등 환경 스트레스 내성을 획득한 형질전환 식물을 제공한다. 즉, 본 발명에 따르면, 상기 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 갖는 식물에 대하여, 이속사졸린 유도체 내성을 부여하며, 또한, 식물에 대해 환경 스트레스 내성을 부여한다. According to the present invention, there is provided a transgenic plant that has acquired resistance to isoxazoline derivatives such as pyroxasulfone and phenoxasulfone and/or resistance to environmental stress such as high temperature stress. That is, according to the present invention, to a plant having a sensitivity to the isoxazoline derivative, the isoxazoline derivative tolerance is imparted, and also environmental stress tolerance is imparted to the plant.

따라서, 본 발명에 따른 형질전환 식물은 상기 이속사졸린 유도체 존재 하에서도 생육이 가능하기 때문에, 이속사졸린 유도체를 이용함으로써 안정적인 재배생산이 가능해진다. Therefore, since the transgenic plant according to the present invention can grow even in the presence of the isoxazoline derivative, stable cultivation and production is possible by using the isoxazoline derivative.

[도 1] TaQ8GTC0 단백질의 대장균 발현체를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 2] TaQ8GTC0 단백질을 확인하는 전기영동 사진이다.
[도 3] 글루타티온 포합활성(conjugation activity)을 시험한 VLCFAE 저해형 제초제의 화학식이다.
[도 4] 피록사술폰과 글루타티온 사이의 포합반응(conjugation reaction) 및 VLCFAE 저해형 제초제로 피록사술폰을 사용했을 때의 HPLC 차트를 나타내는 특성도이다.
[도 5] TaQ8GTC0 유전자의 벼 형질전환용 벡터를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 6] TaQ8GTC0 유전자가 도입된 벼의 배양세포를 선택배지에서 배양한 상태를 나타내는 사진이다.
[도 7a] #3-13 계통 및 야생형 벼를 VLCFAE 저해형 제초제를 함유하는 배지에서 재배했을 때의 상태를 나타내는 특성도이다.
[도 7b] #3-13 계통 및 야생형 벼를 VLCFAE 저해형 제초제를 함유하는 배지에서 재배했을 때의 상태를 나타내는 특성도이다.
[도 7c] #3-13 계통 및 야생형 벼를 VLCFAE 저해형 제초제를 함유하는 배지에서 재배했을 때의 상태를 나타내는 특성도이다.
[도 7d] #3-13 계통 및 야생형 벼를 VLCFAE 저해형 제초제를 함유하는 배지에서 재배했을 때의 상태를 나타내는 특성도이다.
[도 7e] #3-13 계통 및 야생형 벼를 VLCFAE 저해형 제초제를 함유하는 배지에서 재배했을 때의 상태를 나타내는 특성도이다.
[도 7f] #3-13 계통 및 야생형 벼를 VLCFAE 저해형 제초제를 함유하는 배지에서 재배했을 때의 상태를 나타내는 특성도이다.
[도 8] TaQ8GTC0 유전자의 애기장대(Arabidopsis thaliana) 형질전환용 벡터를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 9] TaQ8GTC0 유전자를 도입한 애기장대 식물체에서 채취한 종자를 재배 한 상태를 나타내는 사진이다.
[도 10] 애기장대에 도입된 TaQ8GTC0 유전자를 확인한 전기영동 사진이다.
[도 11] 야생형 애기장대(Columbia-0)에 대해 피록사술폰 감수성 시험결과를 나타내는 특성도이다.
[도 12] TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대에 대해 피록사술폰 감수성 시험결과를 나타내는 특성도이다.
[도 13] TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대에 대해 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 약제 감수성을 시험한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 14] TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대에 대해 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 약제 감수성을 시험한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 15] TaQ8GTC0 유전자 도입 벼에 대해 고온 스트레스 내성을 시험한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 16] TaQ8GTC0 및 TaQ8GTC0에 대해 높은 상동성을 갖는 GST를 포함하는 분지 계통수(phylogenetic tree)이다.
[도 17] 각종 GST를 발현하는 벼 형질전환용 벡터를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 18] 피록사술폰산 함유 배지에서 배양한 2종류의 식물 GST 유전자 도입 벼의 배양세포 및 대조구 벼 배양세포, 및 약제처리하지 않은 대조구 벼 배양세포에서 지방산 함량을 측정한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 19] 피록사술폰산 함유 배지에서 배양한 3종류의 식물 GST 유전자 도입 벼의 배양세포 및 대조구 벼 배양세포, 및 약제처리하지 않은 대조구 벼 배양세포에서 지방산 함량을 측정한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 20] 피록사술폰산 함유 배지에서 배양한 2종류의 식물 GST 유전자 도입 벼의 배양세포 및 대조구 벼 배양세포에서 지방산 함량을 측정한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 21] 옥수수 GST 유전자를 발현하는 벼 형질전환용 벡터를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 22] 옥수수 GST 유전자를 도입한 벼 배양세포를 보여주는 사진이다.
[도 23] 옥수수 GST 유전자를 도입한 벼 배양세포에 대해 피록사술폰에 대한 내성을 시험한 결과를 나타내는 사진이다.
[도 24] TaQ8GTC1-R 유전자 복제를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 25] 본 실험에서 결정한 TaQ8GTC1-R 유전자의 염기서열(윗줄, 서열번호 31)과 데이터베이스에 등록되어 있는 TaQ8GTC1 유전자의 염기서열(아랫줄, 서열번호 33)을 비교한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 26] 본 실험에서 결정한 TaQ8GTC1-R 유전자가 코딩하는 아미노산 서열(윗줄, 서열번호 32)과 데이터베이스에 등록되어 있는 TaQ8GTC1 유전자가 코딩하는 아미노산 서열(아랫줄, 서열번호 34)을 비교한 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 27] TaQ8GTC1-R 단백질의 대장균 발현체를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 28] TaQ8GTC1-R 단백질을 확인하는 전기영동 사진이다.
[도 29] 피록사술폰과 글루타티온사이의 포합반응 및 VLCFAE 저해형 제초제로 피록사술폰을 사용했을 때의 HPLC 차트를 나타내는 특성도이다.
[도 30] 각종 식물의 GST간 아미노산 서열을 비교한 결과를 나타내는 특성도이다. 첫째 줄: AtGSTF2(서열번호 37), 둘째 줄: PttGSTF1(서열번호 38), 셋째 줄: ZmGSTF1(서열번호 39), 넷째 줄: TaGSTF1(서열번호 40), 다섯째 줄: TaGSTF2-R(서열번호 32), 여섯째 줄: TaGSTF3(서열번호 2), 일곱째 줄: TaGSTF4(서열번호 41), 여덟째 줄: TaGSTF5(서열번호 42) 및 아홉째 줄: TaGSTF6(서열번호 43)
[도 31] TaQ8GTC1-R 유전자의 벼 형질전환용 벡터를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 32] TaQ8GTC1-R 유전자가 도입된 벼의 배양세포를 선택배지에서 선발하여 배양한 상태를 나타내는 사진이다.
[도 33] TaQ8GTC1-R 유전자 도입 벼의 피록사술폰에 대한 내성시험의 결과를 나타내는 사진이다.
[도 34] TaQ8GTC0 유전자의 유채 형질전환용 벡터를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 35] TaQ8GTC0 유전자가 도입된 유채 배양세포를 선발하여 배양한 상태를 나타내는 사진이다.
[도 36] TaQ8GTC0 유전자가 도입된 재조합 유채인지 PCR로 확인한 결과를 나타내는 전기영동 그림의 사진이다.
[도 37] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 피록사술폰 발아 전 토양처리 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
[도 38] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 피록사술폰의 발아 전 토양처리 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
[도 39] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 피록사술폰의 발아 전 토양처리 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
[도 40] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 한천배지에서의 생육저해 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
[도 41] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 한천배지에서의 생육저해 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
[도 42] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 한천배지에서의 생육저해 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
[도 43] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 한천배지에서의 생육저해 시험의 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 44] 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채에 대해 한천배지에서의 고온 내성시험의 결과를 나타내는 특성도이다.
[FIG. 1] A schematic diagram showing the E. coli expression form of the TaQ8GTC0 protein.
[Figure 2] It is an electrophoresis photograph confirming the TaQ8GTC0 protein.
[Figure 3] Chemical formula of VLCFAE inhibitory herbicide tested for glutathione conjugation activity.
[Figure 4] Characteristic diagrams showing the conjugation reaction between pyroxasulfone and glutathione and HPLC charts when pyroxasulfone is used as a VLCFAE inhibitory herbicide.
[Fig. 5] A schematic diagram showing a vector for transformation of the TaQ8GTC0 gene into rice.
[Figure 6] It is a photograph showing the state in which the cultured cells of rice introduced with the TaQ8GTC0 gene were cultured in a selective medium.
[FIG. 7A] It is a characteristic diagram showing the state when line #3-13 and wild-type rice were grown in a medium containing a VLCFAE inhibitory herbicide.
[FIG. 7B] It is a characteristic diagram showing the state when line #3-13 and wild-type rice were grown in a medium containing a VLCFAE inhibitory herbicide.
[FIG. 7C] It is a characteristic diagram showing the state when line #3-13 and wild-type rice were grown in a medium containing a VLCFAE inhibitory herbicide.
[Fig. 7d] It is a characteristic diagram showing the state when line #3-13 and wild-type rice were grown in a medium containing a VLCFAE inhibitory herbicide.
[FIG. 7E] It is a characteristic diagram showing the state when line #3-13 and wild-type rice were grown in a medium containing a VLCFAE inhibitory herbicide.
[Fig. 7f] It is a characteristic diagram showing the state when line #3-13 and wild-type rice were grown in a medium containing a VLCFAE inhibitory herbicide.
[Figure 8] A schematic diagram showing a vector for transformation of Arabidopsis thaliana of the TaQ8GTC0 gene.
[FIG. 9] A photograph showing the state of culturing seeds collected from Arabidopsis plants into which the TaQ8GTC0 gene was introduced.
[Fig. 10] It is an electrophoresis photograph confirming the TaQ8GTC0 gene introduced into Arabidopsis.
[Figure 11] A characteristic diagram showing the test results of pyroxasulfone sensitivity to wild-type Arabidopsis thaliana (Columbia-0).
[Fig. 12] A characteristic diagram showing the results of the pyroxasulfone sensitivity test for Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene.
[FIG. 13] A characteristic diagram showing the results of testing drug sensitivity to VLCFAE inhibitory herbicides for Arabidopsis thaliana introduced with TaQ8GTC0 gene.
[Fig. 14] A characteristic diagram showing the results of testing drug sensitivity to VLCFAE inhibitory herbicides for Arabidopsis thaliana introduced with TaQ8GTC0 gene.
[Fig. 15] A characteristic diagram showing the results of testing the high temperature stress tolerance for the TaQ8GTC0 transgenic rice.
[Fig. 16] A branching phylogenetic tree including GST with high homology to TaQ8GTC0 and TaQ8GTC0.
[Fig. 17] A schematic diagram showing a vector for rice transformation expressing various GSTs.
[FIG. 18] It is a characteristic diagram showing the results of measuring the fatty acid content in cultured cells of two types of plant GST gene-transduced rice cultured in a medium containing pyroxasulfonic acid, control rice culture cells, and control rice culture cells without drug treatment .
[FIG. 19] It is a characteristic diagram showing the results of measuring the fatty acid content in cultured cells of three types of plant GST gene-transduced rice cultured in a medium containing pyroxasulfonic acid, control rice culture cells, and control rice culture cells without drug treatment .
[Fig. 20] A characteristic diagram showing the results of measuring the fatty acid content in cultured cells of two types of plant GST transgenic rice cultured in a pyroxasulfonic acid-containing medium and cultured cells of control rice.
[Fig. 21] A schematic diagram showing a vector for transformation of rice expressing a maize GST gene.
[Fig. 22] It is a photograph showing the rice cultured cells into which the corn GST gene was introduced.
[Fig. 23] It is a photograph showing the result of testing the resistance to pyroxasulfone in the rice cultured cells introduced with the corn GST gene.
[Fig. 24] A schematic diagram showing the TaQ8GTC1-R gene replication.
[Fig. 25] It is a characteristic diagram showing the result of comparing the nucleotide sequence (upper row, SEQ ID NO: 31) of the TaQ8GTC1-R gene determined in this experiment with the nucleotide sequence (lower row, SEQ ID NO: 33) of the TaQ8GTC1 gene registered in the database .
[Figure 26] The result of comparing the amino acid sequence (upper row, SEQ ID NO: 32) encoded by the TaQ8GTC1-R gene determined in this experiment with the amino acid sequence (lower row, SEQ ID NO: 34) encoded by the TaQ8GTC1 gene registered in the database It is a characteristic diagram showing.
[ Fig. 27 ] A schematic diagram showing the E. coli expression form of the TaQ8GTC1-R protein.
[Fig. 28] An electrophoresis photograph confirming the TaQ8GTC1-R protein.
[Fig. 29] A characteristic diagram showing the HPLC chart when pyroxasulfone is used as a VLCFAE inhibitory herbicide and the conjugation reaction between pyroxasulfone and glutathione.
[FIG. 30] A characteristic diagram showing the result of comparing amino acid sequences between GSTs of various plants. First line: AtGSTF2 (SEQ ID NO: 37), second line: PttGSTF1 (SEQ ID NO: 38), third line: ZmGSTF1 (SEQ ID NO: 39), fourth line: TaGSTF1 (SEQ ID NO: 40), fifth line: TaGSTF2-R (SEQ ID NO: 32) ), line 6 : TaGSTF3 (SEQ ID NO: 2), line 7: TaGSTF4 (SEQ ID NO: 41), line 8: TaGSTF5 (SEQ ID NO: 42) and line 9: TaGSTF6 (SEQ ID NO: 43)
[Fig. 31] A schematic diagram showing a vector for transformation of the TaQ8GTC1-R gene into rice.
[FIG. 32] A photograph showing the state in which cultured cells of rice into which the TaQ8GTC1-R gene was introduced were selected and cultured in a selective medium.
[FIG. 33] A photograph showing the results of a tolerance test for pyroxasulfone of TaQ8GTC1-R transduced rice.
[FIG. 34] A schematic diagram showing a vector for transformation of the TaQ8GTC0 gene into rapeseed.
[FIG. 35] A photograph showing the state in which rapeseed cells into which the TaQ8GTC0 gene was introduced were selected and cultured.
[FIG. 36] It is a photograph of an electrophoresis picture showing the result of confirming by PCR whether the TaQ8GTC0 gene is introduced recombinant rapeseed.
[FIG. 37] A photograph showing the results of a soil treatment test before germination of pyroxasulfone for wild-type rapeseed (cultivar: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.
[Figure 38] A photograph showing the results of the pre-germination soil treatment test of pyroxasulfone for wild-type rape (cultivar: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.
[Figure 39] It is a photograph showing the results of the pre-germination soil treatment test of pyroxasulfone for wild-type rape (variety: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.
[FIG. 40] A photograph showing the results of a growth inhibition test in an agar medium for wild-type rapeseed (cultivar: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.
[FIG. 41] A photograph showing the results of a growth inhibition test on an agar medium for wild-type rape (variety: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.
[Fig. 42] A photograph showing the results of a growth inhibition test on an agar medium for wild-type rapeseed (cultivar: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.
[Fig. 43] A characteristic diagram showing the results of a growth inhibition test on an agar medium for wild-type rapeseed (cultivar: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.
[Figure 44] A characteristic diagram showing the results of a high temperature tolerance test in an agar medium for wild-type rape (variety: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene.

이하에서는, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[본 발명의 글루타티온-S-트랜스퍼라제] [Glutathione-S-transferase of the present invention]

본 발명의 글루타티온-S-트랜스퍼라제(이하에서는, 편의상 "GST"로 약칭하기도 한다)는 이하의 (a) 또는 (b) 단백질로 정의될 수 있다:The glutathione-S-transferase of the present invention (hereinafter, also abbreviated as "GST" for convenience) may be defined as the following (a) or (b) proteins:

(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질 (a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2

(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 80% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질 (b) a protein having an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity

여기에서, 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 단백질은 밀(Triticum aestivum) 유래의 GST 중 "GST F3"로 호칭되는 것이며, 등록번호: Q8GTC0로 특정되는 것이다. 또한, 서열번호 2의 아미노산 서열은 등록번호: AJ440792_1으로 CDS서열(서열번호 1)과 함께 특정된다. Here, the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is referred to as "GST F3" among GST derived from wheat (Triticum aestivum), and is specified by accession number: Q8GTC0. In addition, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is specified together with the CDS sequence (SEQ ID NO: 1) as accession number: AJ440792_1.

본 발명에서 사용가능한 GST는 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 단백질에 한정되지 않고, 상기 (b)에 기재된 바와 같이 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 80% 이상, 바람직하게는 85% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 97% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질이어도 무방하다. GST usable in the present invention is not limited to the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and as described in (b) above, 80% or more, preferably 85% or more, more preferably than the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 Preferably, it may be a protein having an amino acid sequence having an identity of 90% or more, more preferably 95% or more, and most preferably 97% or more, and having glutathione-S-transferase activity.

또한, 아미노산 서열 동일성의 값은 BLAST 알고리즘을 구현한 BLASTN이나 BLASTX 프로그램에 의해 산출할 수 있다(기본 설정). 또한, 동일성의 값은 한 쌍의 아미노산 서열을 짝 정열(pairwise alignment) 분석했을 때, 정확히 일치하는 아미노산 잔기를 산출하여 비교한 전체 아미노산 잔기 중의 비율로 산출된다. In addition, the value of amino acid sequence identity can be calculated by the BLASTN or BLASTX program which implemented the BLAST algorithm (default setting). In addition, the value of identity is calculated as a ratio among all amino acid residues compared by calculating exactly identical amino acid residues when a pair of amino acid sequences are analyzed for pairwise alignment.

또한, 본 발명에서 사용가능한 GST는 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 단백질에 한정되지 않고, 서열번호 2의 아미노산 서열에 1 또는 수개의 아미노산이 치환, 결실, 삽입 또는 부가된 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질이어도 좋다. 여기서 수개는 예를 들어, 2~30개, 바람직하게는 2~20개, 보다 바람직하게는 2~15개, 더욱 바람직하게는 2~10개, 가장 바람직하게는 2~5개이다. In addition, GST usable in the present invention is not limited to the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, has an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted or added to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, glutathione A protein having -S-transferase activity may be used. Here, the number is, for example, 2 to 30, preferably 2 to 20, more preferably 2 to 15, still more preferably 2 to 10, and most preferably 2 to 5.

또한, 본 발명에서 사용가능한 GST는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 DNA의 상보사슬의 전부 또는 일부에 대하여 엄격한 조건(stringent condition) 하에서 잡종화하는 DNA에 의해 암호화되고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질이어도 무방하다. "엄격한 조건(stringent condition)"이란 소위 특이적 하이브리드(specific hybrid)가 형성되며, 비특이적 하이브리드(non-specific hybrid)가 형성되지 않는 조건을 의미하며, 예를 들어 Molecular Cloning: A Laboratory Manual(Third Edition)을 참조하여 적절히 결정할 수 있다. 구체적으로는 서던 하이브리드화(Southern hybridization)의 온도와 용액에 포함된 염 농도 및 서던 하이브리드화의 세척시 온도와 용액에 포함된 염 농도에 따라 엄격도(stringency)를 설정할 수 있다. 보다 상세하게는 엄격한 조건으로는, 예를 들어 나트륨 농도가 25~500mM, 바람직하게는 25~300mM이며, 온도는 42~68℃, 바람직하게는 42~65℃이다. 보다 구체적으로, 염 농도는 5xSSC(83mM NaCl, 83mM 구연산 나트륨), 온도는 42℃이다. In addition, GST usable in the present invention is encoded by DNA that hybridizes under stringent conditions with respect to all or part of the complementary chain of DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, glutathione-S-transferase activity It may be any protein with "Stringent condition" means a condition under which a so-called specific hybrid is formed and a non-specific hybrid is not formed, for example, Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Third Edition) ) and can be determined appropriately. Specifically, stringency may be set according to the temperature of Southern hybridization and the concentration of salt contained in the solution, and the temperature and concentration of salt contained in the solution during washing of Southern hybridization. More specifically, as stringent conditions, for example, a sodium concentration is 25-500 mM, Preferably it is 25-300 mM, and the temperature is 42-68 degreeC, Preferably it is 42-65 degreeC. More specifically, the salt concentration is 5xSSC (83 mM NaCl, 83 mM sodium citrate) and the temperature is 42°C.

특히, 본 발명에서 사용가능한 GST는 후술하는 이속사졸린 유도체에 대한 글루타티온 포합활성을 가지고 있다. 즉, 본 발명에서 사용가능한 GST는 이속사졸린 유도체와 글루타티온을 결합하는 활성을 가진다. In particular, GST usable in the present invention has glutathione-conjugation activity to isoxazoline derivatives, which will be described later. That is, GST usable in the present invention has an activity of binding an isoxazoline derivative and glutathione.

더욱 상세하게는, 본 발명에서 사용가능한 GST는 식물 내에서 발현하면 이속사졸린 유도체에 대한 글루타티온 포합(glutathione conjugation)을 촉진하고 이속사졸린 유도체에 의한 초장쇄 지방산 신장효소의 활성저해를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에서 사용가능한 GST는 식물 내에서 발현하면 상기 식물에 이속사졸린 유도체 내성을 부여할 수 있다. More specifically, when GST usable in the present invention is expressed in plants, it promotes glutathione conjugation to isoxazoline derivatives and reduces the activity inhibition of ultra-long-chain fatty acid elongation enzymes by isoxazoline derivatives. . Therefore, when the GST usable in the present invention is expressed in plants, it is possible to confer resistance to isoxazoline derivatives to the plants.

다시 말해, 상술한 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성은 이속사졸린 유도체에 대한 글루타티온 포합활성 혹은 이속사졸린 유도체에 대한 글루타티온의 결합활성이라고 할 수 있다. In other words, the above-described glutathione-S-transferase activity can be said to be glutathione-conjugating activity to isoxazoline derivatives or binding activity of glutathione to isoxazoline derivatives.

또한, 상술한 바와 같이, 서열번호 2의 아미노산 서열과 다른 아미노산 서열을 포함하는 단백질도 본 발명에서 사용가능한 GST는 상술한 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성 이외에 이속사졸린 유도체에 의한 초장쇄 지방산 신장효소 활성의 저해를 저감하는 작용을 갖는 GST, 나아가서는 식물에 이속사졸린 유도체 내성을 부여하는 GST일 수도 있다. In addition, as described above, GST, which can also be used in the present invention for a protein containing an amino acid sequence different from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, is an ultra-long-chain fatty acid elongation enzyme by an isoxazoline derivative in addition to the above-described glutathione-S-transferase activity. It may be GST having an action of reducing activity inhibition, and further, GST conferring resistance to isoxazoline derivatives to plants.

[형질전환 식물] [transgenic plants]

본 발명에 따른 형질전환 식물은 소정의 식물(식물체, 식물세포)에 상술한 GST를 암호화하는 유전자를 발현 가능하도록 도입한 것이다. 본 발명에 따른 형질전환 식물은 상술한 GST를 암호화하는 유전자를 발현하여 후술하는 이속사졸린 유도체에 대한 내성 및 환경 스트레스에 대한 내성을 획득한다. The transgenic plant according to the present invention is introduced into a predetermined plant (plant, plant cell) so that the gene encoding the above-described GST can be expressed. The transgenic plant according to the present invention acquires resistance to an isoxazoline derivative and environmental stress to be described later by expressing the gene encoding the GST described above.

여기에서 이속사졸린 유도체에 대한 내성(resistance)을 획득한다는 것은, 상술한 GST를 도입하기 전에 식물의 이속사졸린 유도체에 대한 감수성과 비교하여 상술한 GST를 도입한 후 식물의 이속사졸린 유도체에 대한 감수성이 통계적으로 의미있게 감소하는 것을 말한다. 즉, 이속사졸린 유도체에 대한 내성을 획득한다는 것은, 상술한 GST를 도입한 후 식물에 대한 이속사졸린 유도체에 의한 저해효과가 상기 GST를 도입하기 전에 식물의 동 저해효과에 비해 통계적으로 의미있게 낮아지는 것을 말한다. 또한, 이속사졸린 유도체에 의한 저해효과는 50% 저해농도 등의 지표를 이용하여 평가할 수 있다. Here, the acquisition of resistance to the isoxazoline derivative means that the plant is subjected to the isoxazoline derivative after introduction of the above-described GST in comparison with the sensitivity of the plant to the isoxazoline derivative before the introduction of the above-described GST. A statistically significant decrease in susceptibility to That is, the acquisition of resistance to the isoxazoline derivative means that the inhibitory effect of the isoxazoline derivative on the plant after introducing the GST is statistically significant compared to the inhibitory effect on the plant before the GST is introduced. said to be lowered In addition, the inhibitory effect of the isoxazoline derivative can be evaluated using an index such as a 50% inhibitory concentration.

또한, 환경 스트레스에 대한 내성을 획득한다는 것은, 상술한 GST를 도입하기 전에 식물의 환경 스트레스에 대한 감수성과 비교하여 상술한 GST를 도입한 후 식물체에서 같은 환경 스트레스에 대한 감수성이 통계적으로 의미있게 감소하는 것을 말한다. 즉, 환경 스트레스 내성을 획득하기는 소정의 환경 스트레스를 부하 조건에서 상술한 GST를 도입한 후 식물 및 동 GST를 도입하기 전에 식물을 재배할 때, GST를 도입한 후 식물의 성장 속도가 통계적으로 의미하게 빠른 것을 말한다. 또한, 식물의 성장 속도는 예를 들어 초장의 길이, 뿌리 무게 등의 지표를 이용하여 평가할 수 있다. In addition, acquiring tolerance to environmental stress means that the susceptibility to the same environmental stress in the plant after introducing the above-described GST is statistically significantly reduced compared with the susceptibility of the plant to the environmental stress before introducing the above-mentioned GST. say to do That is, when culturing plants before introducing GST and plants after introducing the above-described GST under load conditions of a predetermined environmental stress to obtain environmental stress tolerance, the growth rate of plants after introducing GST is statistically Meaningly fast In addition, the growth rate of a plant may be evaluated using, for example, an indicator such as a length of a plant and a weight of a root.

여기에서, 환경 스트레스는 특별히 한정되지 않지만, 고온 스트레스, 높은 염농도 스트레스, 건조 스트레스 및 저온 스트레스를 들 수 있다. 이러한 각종 환경 스트레스 중에서도, 본 발명에 따른 형질전환 식물은 특히 고온 스트레스에 대한 내성이 우수하다. Here, although environmental stress is not specifically limited, High temperature stress, high salt concentration stress, drying stress, and low temperature stress are mentioned. Among these various environmental stresses, the transgenic plant according to the present invention is particularly excellent in resistance to high temperature stress.

그런데, 상술한 GST를 도입하는 대상 식물은 특별히 한정되지 않고, 어떠한 식물이라도 무방하다. 어떠한 식물이라도 상술한 GST를 도입함으로써 고온 스트레스 내성 등의 환경 스트레스 내성을 획득할 수 있다. 특히, 상술한 GST를 도입하는 대상 식물로는 후술하는 이속사졸린 유도체에 대한 감수성을 가진 식물인 것이 바람직하다. 이속사졸린 유도체에 대한 감수성을 갖는 식물에 상술한 GST를 도입함으로써, 상기 식물은 이속사졸린 유도체에 대한 내성을 획득할 수 있다. By the way, the target plant into which the above-mentioned GST is introduced is not particularly limited, and any plant may be used. Any plant can acquire environmental stress tolerance, such as high temperature stress tolerance, by introducing the above-mentioned GST. In particular, the target plant to introduce the above-described GST is preferably a plant having a sensitivity to an isoxazoline derivative to be described later. By introducing the above-described GST to a plant having a sensitivity to an isoxazoline derivative, the plant can acquire tolerance to the isoxazoline derivative.

여기서 "이속사졸린 유도체에 대한 감수성을 가지는 식물"은 이속사졸린 유도체를 제초제로 사용하는 경우의 최적 농도에서 생육이 저해되는 식물을 의미한다. 예를 들어, 이속사졸린 유도체로 피록사술폰에 대한 50% 저해농도(IC50)가 200nM 이하, 바람직하게는 100nM 이하, 보다 바람직하게는 50nM 이하인 경우, 피록사술폰에 대해 감수성을 갖는 식물이라고 할 수 있다. Here, "plants having a sensitivity to an isoxazoline derivative" means a plant whose growth is inhibited at an optimal concentration when an isoxazoline derivative is used as a herbicide. For example, if the 50% inhibitory concentration (IC 50 ) of the isoxazoline derivative for pyroxasulfone is 200 nM or less, preferably 100 nM or less, more preferably 50 nM or less, it is a plant having a sensitivity to pyroxasulfone. can do.

보다 구체적으로, 이속사졸린 유도체에 대하여 감수성을 가진 식물로는 특별히 한정되지 않지만, 벼, 보리, 수수, 귀리, 듀럼 밀(durum wheat), 옥수수 등의 벼과 식물(Gramineae); 유채(Brassica rapa), 유채씨(Brassica napus), 양배추, 카놀라, 케일, 백겨자(white mustard), 순무, 애기장대 등 십자화과 식물(Brassicaceae); 알팔파, 강낭콩(bush bean), 대두(soybean), 팥(adzuki bean), 녹두(mung bean), 토끼풀 등 콩과 식물(Leguminosae); 딜(Anethum graveolens), 회향(fennel), 파슬리 등 미나리과 식물(Umbelliferae); 시금치, 사탕무 등 비름과 식물(Amaranthaceae); 바질 등 꿀풀과 식물(Labiatae); 근대 등 명아주과 식물(Chenopodiaceae); 자두 등 장미과 식물(Rosaceae), 상추 등 국화과 식물(Compositae); 토마토 등 가지과 식물(Solanaceae); 면화 등 아욱과 식물(Malvaceae)을 열거할 수 있다. More specifically, plants with sensitivity to isoxazoline derivatives are not particularly limited, but include rice, barley, sorghum, oats, durum wheat, and Gramineae such as corn; Rape (Brassica rapa), rapeseed (Brassica napus), cabbage, canola, kale, white mustard (white mustard), turnip, such as Arabidopsis thaliana ( Brassicaceae ); leguminous plants such as alfalfa, bush bean, soybean, adzuki bean, mung bean, and shamrock ( Leguminosae ); Dill ( Anethum graveolens ), fennel ( fennel ), parsley and other buttercups ( Umbelliferae ) ; Spinach, sugar beet plants and the like amaranth (Amaranthaceae); Lamiaceae, such as basil ( Labiatae ) ; Cherries, etc. ( Chenopodiaceae ) ; Plums and other Rosaceae plants ( Rosaceae ), Asteraceae plants such as lettuce ( Compositae ); Solanaceae , such as tomatoes ( Solanaceae ); Malvaceae cotton, etc. can be enumerated plants (Malvaceae).

이렇듯 구체적으로 예시 열거한 식물에 대해 상술한 GST를 도입함으로써 상기 식물에 이속사졸린 유도체에 대한 내성을 부여할 수 있으며, 또한, 환경 스트레스 내성을 향상시킬 수 있다. In this way, by introducing the above-described GST to the specifically exemplified plants, tolerance to the isoxazoline derivative can be imparted to the plant, and environmental stress tolerance can be improved.

특히, 상술한 GST는 VLCFAE 저해형 제초제 중에서도 이속사졸린 유도체에 대한 포합활성이 높고, I. Cummins 등, Plant Mol. Biol. 52, 591-603(2003)에 보고된 메톨라클로(metolachlor)에 대한 포합활성과 비교하여 통계적으로 유의미하게 높다. 따라서, 상술한 GST를 도입한 형질전환 식물은 VLCFAE 저해형 제초제 중 이속사졸린 유도체를 제초제로 사용하여 재배할 수 있다. In particular, the above-mentioned GST has high conjugation activity to isoxazoline derivatives among VLCFAE inhibitory herbicides, and is described in I. Cummins et al., Plant Mol. Biol. 52, 591-603 (2003), compared with the conjugation activity for metolachlor reported in statistically significantly higher. Therefore, the transgenic plants introduced with the above-described GST can be cultivated using isoxazoline derivatives among VLCFAE inhibitory herbicides as herbicides.

또한, 상술한 GST를 도입한 형질전환 식물 환경 스트레스 내성이 우수하기 때문에 기존 환경 스트레스에 의해 생육 불량이 발생했던 환경에서도 재배할 수 있다. 특히, 상술한 GST를 도입한 형질전환 식물은 환경 스트레스 중에서도 고온 스트레스에 대해 우수한 내성을 나타낸다. 따라서, 상술한 GST를 도입한 형질전환 식물은 기존의 기온이 높고 생육에 부적합한 토지와 시기에 재배할 수 있다. In addition, since the above-described transgenic plants introduced with GST are excellent in environmental stress tolerance, they can be cultivated even in an environment in which poor growth has occurred due to existing environmental stresses. In particular, the transgenic plants introduced with the above-described GST exhibit excellent resistance to high temperature stress among environmental stresses. Accordingly, the transgenic plants introduced with the above-described GST can be cultivated in a land and at a time unsuitable for growth due to a high existing temperature.

또한, 본 발명에 따른 형질전환 식물의 작제방법은 특별히 한정되지 않고, 대략 상술한 GST를 암호화하는 핵산을 발현벡터에 재조합하여 수득한 발현벡터를 식물에 도입하는 등의 방법으로, 상술한 GST를 발현하는 형질전환 식물을 작제할 수 있다. In addition, the method for constructing a transgenic plant according to the present invention is not particularly limited, and the above-described GST can be prepared by a method such as introducing an expression vector obtained by recombination of a nucleic acid encoding the GST described above into an expression vector into a plant. Transgenic plants that express can be constructed.

발현벡터는 식물에서 발현을 가능하게 하는 프로모터와, 상술한 GST를 암호화하는 핵산을 포함하도록 구축한다. 발현벡터의 모체가 되는 벡터로는 종래의 공지된 다양한 벡터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 플라스미드, 파지 또는 코스미드 등을 사용할 수 있으며, 도입되는 식물세포 및 도입방법에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, pBR322, pBR325, pUC19, pUC119, pBluescript, pBluescriptSK, pBI계 벡터 등을 사용할 수 있다. 특히 식물체에 벡터의 도입법이 아그로박테리움을 이용하는 경우에는 pBI계의 바이너리 벡터를 이용하는 것이 바람직하다. pBI계의 바이너리 벡터로는 구체적으로 예를 들어, pBIG, pBIN19, pBI101, pBI121 등을 포함한다. The expression vector is constructed to include a promoter that enables expression in plants and a nucleic acid encoding the above-mentioned GST. As a vector serving as a parent of the expression vector, various conventionally known vectors can be used. For example, a plasmid, phage, or cosmid may be used, and may be appropriately selected according to the introduced plant cell and the introduction method. Specifically, for example, pBR322, pBR325, pUC19, pUC119, pBluescript, pBluescriptSK, pBI-based vectors and the like can be used. In particular, when Agrobacterium is used as the method of introducing a vector into a plant, it is preferable to use a pBI-based binary vector. Specific examples of pBI-based binary vectors include pBIG, pBIN19, pBI101, pBI121, and the like.

프로모터(promotor)는 식물 체내에서 상기 GST를 암호화하는 핵산을 발현시킬 수 있는 프로모터면 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 프로모터를 바람직하게 사용할 수 있다. 특히 프로모터로는 식물 체내에서 하류의 유전자를 항시적으로 발현시키는 항시 발현 프로모터(constitutive expression promoter)를 사용하는 것이 바람직하다. 관련된 프로모터로는, 예를 들면, 꽃 양배추 모자이크 바이러스(cauliflower mosaic virus) 35S 프로모터(CaMV35S), 각종 액틴 유전자 프로모터, 각종 유비퀴틴 유전자 프로모터, 노팔린 합성효소 유전자 프로모터, 담배 PR1a 유전자 프로모터, 토마토 리불로스 1,5-이인산 카복실라제/옥시다제 작은 서브유닛 유전자 프로모터, 나핀(napin) 유전자 프로모터 등을 들 수 있다. 이 중에서도 꽃 양배추 모자이크 바이러스 35S 프로모터, 액틴 유전자 프로모터, 또는 유비퀴틴 유전자 프로모터를 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 각 프로모터를 이용하면 식물세포 내에 도입되었을 때, 어떠한 유전자라도 강하게 발현시킬 수 있게 된다. The promoter is not particularly limited as long as it is a promoter capable of expressing the nucleic acid encoding the GST in a plant body, and a known promoter can be preferably used. In particular, it is preferable to use a constitutive expression promoter that constitutively expresses a downstream gene in a plant body as the promoter. Examples of the related promoter include cauliflower mosaic virus 35S promoter (CaMV35S), various actin gene promoters, various ubiquitin gene promoters, nopaline synthetase gene promoter, tobacco PR1a gene promoter, tomato ribulose 1 ,5-diphosphate carboxylase/oxidase small subunit gene promoter, napin gene promoter, and the like. Among these, the cauliflower mosaic virus 35S promoter, the actin gene promoter, or the ubiquitin gene promoter can be used more preferably. When each of the above promoters is used, any gene can be strongly expressed when introduced into plant cells.

또한, 프로모터로 식물의 부위 특이적으로 발현시키는 기능을 갖는 것을 사용할 수도 있다. 이러한 프로모터로는 종래의 공지된 어떠한 프로모터를 사용할 수 있다. 이러한 프로모터를 사용하여 상기 GST를 부위 특이적으로 발현시킬 수 있다. In addition, a promoter having a function of site-specific expression of a plant may be used. As such a promoter, any conventionally known promoter may be used. Using such a promoter, the GST can be expressed site-specifically.

아울러, 발현벡터(expression vector)는 프로모터 및 상기 GST를 암호화하는 핵산 이외에 또 다른 DNA 단편을 포함하여도 무방하다. 상기 다른 DNA 단편은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 터미네이터, 선별마커, 인핸서, 번역 효율을 높이기 위한 염기서열 등을 들 수 있다. 또한, 상기 발현벡터는 T-DNA 영역을 갖고 있어도 좋다. T-DNA 영역은 특히 아그로박테리움을 이용하여 상기 재조합 발현벡터를 식물체에 도입하는 경우에 유전자 도입효율을 높일 수 있다. In addition, the expression vector may include another DNA fragment in addition to the promoter and the nucleic acid encoding the GST. The other DNA fragment is not particularly limited, but may include a terminator, a selectable marker, an enhancer, a nucleotide sequence for increasing translation efficiency, and the like. In addition, the expression vector may have a T-DNA region. In particular, the T-DNA region can increase gene introduction efficiency when the recombinant expression vector is introduced into a plant using Agrobacterium.

전사 터미네이터(transcription terminator)는 전사종결 부위로서의 기능을 갖고 있으면 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 것이라도 무방하다. 예를 들어, 구체적으로 노팔린 합성효소 유전자의 전사종결 영역(Nos 터미네이터), 꽃 양배추 모자이크 바이러스 35S 전사종결 영역(CaMV35S 터미네이터) 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 이 중에서도 Nos 터미네이터를 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 발현벡터에서, 전사 터미네이터를 적당한 위치에 배치하여 식물세포에 도입된 후 불필요하게 긴 전사물을 합성하는 것을 방지할 수 있다. A transcription terminator is not particularly limited as long as it has a function as a transcription termination site, and a known one may be used. For example, specifically, the transcription termination region (Nos terminator) of the nopaline synthetase gene, the cauliflower mosaic virus 35S transcription termination region (CaMV35S terminator), etc. can be preferably used. Among these, the Nos terminator can be used more preferably. In the expression vector, it is possible to prevent the synthesis of unnecessarily long transcripts after introduction into plant cells by arranging the transcription terminator at an appropriate position.

형질전환체 선별마커(transformation selection marker)로는, 예를 들면 약제내성 유전자를 이용할 수 있다. 관련된 약제내성 유전자의 구체적인 예로서는, 예를 들어, 하이그로마이신, 블레오마이신, 카나마이신, 겐타마이신, 클로람페니콜 등에 대한 약제내성 유전자를 들 수 있다. 따라서, 상기 항생제를 포함하는 배지에서 생육하는 식물체를 선택하여 형질전환된 식물체를 쉽게 선별할 수 있다. 또한, 형질전환체 선별마커로는 소정의 약제에 대하여 저항성을 부여하는 변이형 아세토락테이트 합성효소 유전자를 사용할 수도 있다. As a transformant selection marker, for example, a drug resistance gene can be used. Specific examples of the related drug resistance gene include, for example, drug resistance genes to hygromycin, bleomycin, kanamycin, gentamicin, chloramphenicol, and the like. Therefore, the transformed plant can be easily selected by selecting the plant growing in the medium containing the antibiotic. In addition, as the transformant selection marker, a mutant acetolactate synthase gene that confer resistance to a predetermined drug may be used.

발현벡터의 구축방법에 대해서도 특별히 한정되는 것이 아니라, 적절하게 선택된 모체가 되는 벡터에 상기 프로모터 및 상기 GST를 암호화하는 핵산 및 필요에 따라 상기 다른 DNA 단편을 소정의 순서가 되도록 도입하면 된다. 예를 들어, 상기 GST를 암호화하는 핵산과 프로모터(필요에 따라 전사 터미네이터 등)를 연결하여 발현 카세트를 구축하고, 이를 벡터에 도입하면 된다. 발현 카세트의 구축은 예를 들어, 각 DNA 단편의 절단부위를 서로 상보적인 돌출 말단(protruding end)으로 두고 결합효소 반응시킴으로써 상기 DNA 단편의 순서를 규정하는 것이 가능해진다. 또한, 발현 카세트에 터미네이터가 포함된 경우에는, 상류로부터 프로모터, 상기 GST를 암호화하는 핵산, 터미네이터의 순서가 되면 된다. 또한, 발현벡터를 구축하기 위한 시약, 즉 제한효소와 결합효소 등의 종류에 대해서도 특별히 한정되는 것이 아니고, 시판되는 것을 적절히 선택하여 사용하면 된다. The method for constructing the expression vector is not particularly limited, and the promoter and the nucleic acid encoding the GST and, if necessary, the other DNA fragments may be introduced in a predetermined order into an appropriately selected parent vector. For example, an expression cassette is constructed by linking the GST-encoding nucleic acid with a promoter (eg, a transcription terminator if necessary), and this may be introduced into a vector. Construction of the expression cassette makes it possible to define the order of the DNA fragments, for example, by placing the cleavage sites of each DNA fragment at complementary protruding ends and reacting them with a ligase. In the case where the terminator is included in the expression cassette, the order of the promoter, the GST-encoding nucleic acid, and the terminator from the upstream is sufficient. In addition, the type of reagent for constructing the expression vector, ie, restriction enzyme and binding enzyme, is not particularly limited, and commercially available ones may be appropriately selected and used.

또한, 상기 발현벡터의 증식방법(생산방법)도 특별히 한정되는 것이 아니라, 종래의 공지된 방법을 이용할 수 있다. 일반적으로 대장균을 숙주로 상기 대장균에서 증식시키면 된다. 이때 벡터의 종류에 따라 선호하는 대장균의 종류를 선택하고 있다. In addition, the propagation method (production method) of the expression vector is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. In general, E. coli as a host may be propagated in the E. coli. At this time, a preferred type of E. coli is selected according to the type of vector.

상술한 발현벡터는 일반적인 형질전환 방법에 의해 대상 식물에 도입된다. 발현벡터를 식물세포에 도입하는 방법(형질전환 방법)은 특별히 한정되는 것이 아니라, 식물세포에 따라 적절한 종래의 공지된 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 아그로박테리움을 이용하는 방법과 직접 식물세포에 도입하는 방법을 사용할 수 있다. 발현벡터를 직접 식물세포에 도입하는 방법으로는 예를 들어, 마이크로인젝션법(microinjection), 전기천공법(electroporation), 폴리에틸렌글리콜법(polyethylene glycol method), 파티클 건법(particle gun method), 원형질체 융합법(protoplast fusion), 인산칼슘법(calcium phosphate method) 등을 이용할 수 있다. The above-described expression vector is introduced into the target plant by a general transformation method. A method (transformation method) for introducing an expression vector into a plant cell is not particularly limited, and a conventionally known method suitable for the plant cell may be used. Specifically, for example, a method using Agrobacterium and a method of direct introduction into plant cells can be used. Methods for introducing the expression vector directly into plant cells include, for example, microinjection, electroporation, polyethylene glycol method, particle gun method, and protoplast fusion method. (protoplast fusion), calcium phosphate method (calcium phosphate method), etc. can be used.

또한, DNA를 직접 식물세포에 도입하는 방법을 채택한다면, 대상으로 하는 유전자의 발현에 필요한 전사 유닛(transcriptional unit), 예를 들어 프로모터 및 전사 터미네이터와 상기 GST를 암호화하는 핵산을 포함하는 DNA면 충분하고, 벡터 기능은 필수는 아니다. 또한, 전사 유닛을 갖지 않는 상기 GST의 코드 영역만을 포함하는 DNA라도 숙주의 전사 유닛 내에 집적화하여 대상 GST를 발현할 수 있으면 사용될 수 있다. In addition, if the method of introducing DNA directly into plant cells is adopted, it is sufficient if the DNA containing the transcriptional units necessary for expression of the target gene, for example, a promoter and a transcriptional terminator, and a nucleic acid encoding the GST is sufficient. and the vector function is not required. In addition, even a DNA including only the coding region of the GST without a transcription unit can be used as long as it can be integrated into the transcription unit of the host to express the target GST.

상기 발현벡터 및 발현벡터를 제외 대상이 되는 GST를 암호화하는 핵산을 포함하는 발현 카세트가 도입되는 식물세포로는, 예를 들어, 꽃, 잎, 뿌리 등의 식물 기관에서 각 조직의 세포, 캘러스, 현탁 배양세포 등을 들 수 있다. 여기에서 발현벡터는 생산하고자 하는 종류의 식물체에 따라 적절한 것을 적절하게 구축될 수 있으나, 일반적인 발현벡터를 미리 구축해두고, 그것을 식물세포에 도입하여도 무방하다. Plant cells into which the expression vector and the expression cassette containing the nucleic acid encoding the GST to be excluded are introduced include, for example, cells of each tissue in plant organs such as flowers, leaves, and roots, callus, Suspension cultured cells etc. are mentioned. Here, the expression vector may be appropriately constructed according to the type of plant to be produced, but a general expression vector may be established in advance and introduced into plant cells.

형질전환의 결과 수득한 종양조직(tumor tissue)이나 슛(shoot), 모상근(hairy root) 등은 그 자체로 세포배양, 조직배양 또는 기관배양에 사용하는 것이 가능하며, 또한, 종래의 공지된 식물 조직배양법을 이용하여 적당한 농도의 식물 호르몬(옥신(auxin), 사이토카이닌(cytokinin), 지베렐린(gibberellin), 아부시신산(abscisic acid), 에틸렌(ethylene), 브라시노라이드(brassinoride) 등)의 투여 등에 의해 식물체에 재생시킬 수 있다. The tumor tissue, shoot, hairy root, etc. obtained as a result of transformation can be used for cell culture, tissue culture or organ culture by itself, and also known plants Plant hormones (auxin, cytokine, gibberellin, abscisic acid, ethylene, brassinoride, etc.) of appropriate concentrations using tissue culture method The plant can be regenerated by administration or the like.

재생방법은 캘러스 모양의 형질전환 세포를 호르몬의 종류, 농도를 달리하는 배지에 옮겨 배양하고 부정 배아(adventitious embryo)를 형성시켜 완전한 식물체를 얻는 방법이 채택된다. 사용하는 배지로는 LS 배지, MS 배지 등이 예시된다. The regeneration method adopts a method of obtaining a complete plant by transferring the callus-shaped transformed cells to a medium with different hormone types and concentrations, culturing, and forming adventitious embryos. As a medium to be used, LS medium, MS medium, etc. are illustrated.

또한, 본 발명에 따른 형질전환 식물은 상기 GST를 암호화하는 핵산을 포함하는 발현벡터를 숙주세포에 도입하여 형질전환 식물세포를 얻고, 상기 형질전환 식물세포에서 형질전환 식물체를 재생시켜 수득한 형질전환 식물체에서 식물종자를 얻어, 상기 식물종자로부터 얻은 후대의 식물도 포함한다. 형질전환 식물체에서 식물종자를 얻으려면, 예를 들면, 형질전환 식물체를 발근배지(rooting medium)에서 채취한 물을 포함하는 흙을 넣은 포트에 이식하여 일정 온도에서 생육시켜 꽃을 형성시켜 종자를 형성시킨다. 또한, 종자로부터 식물체를 생산하려면, 예를 들어, 형질전환 식물체에서 형성된 종자가 성숙한 곳에서 단리하여 물을 포함하는 토양에 파종하여 일정한 온도, 조도 하에서 생육시킴으로써 식물체를 생산한다. 이렇게 작제된 식물은 상술한 GST를 발현하기 위해, 이속사졸린 유도체에 대한 내성 및 환경 스트레스에 대한 내성을 나타낸다. In addition, in the transgenic plant according to the present invention, a transformed plant cell is obtained by introducing an expression vector containing the nucleic acid encoding the GST into a host cell, and the transformed plant cell is regenerated from the transformed plant cell. A plant seed obtained from a plant body and a later plant obtained from the plant seed are also included. To obtain plant seeds from a transgenic plant, for example, a transgenic plant is transplanted into a pot containing soil containing water collected from a rooting medium and grown at a constant temperature to form flowers to form seeds. make it In addition, in order to produce a plant from a seed, for example, a seed formed from a transgenic plant is isolated from a mature place, sown in soil containing water, and grown under a constant temperature and illumination to produce a plant. The plant thus constructed exhibits tolerance to isoxazoline derivatives and tolerance to environmental stress in order to express the above-described GST.

[이속사졸린 유도체] [Isoxazoline derivatives]

본 발명에서 이속사졸린 유도체는 이속사졸린 골격을 갖는 화합물과 그 염을 포함한다. 이속사졸린 유도체의 제초활성에 대해서는 예를 들면, 특개평 제8-225548호 공보, 특개평 제9-328477호 공보 및 특개평 제9-328483호 공보 등에 보고되어 있으며, 이들 이미 보고된 이속사졸린 유도체를 제초제로 사용할 수 있다. In the present invention, the isoxazoline derivative includes a compound having an isoxazoline skeleton and a salt thereof. The herbicidal activity of isoxazoline derivatives has been reported, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-225548, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-328477, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-328483, and these previously reported isoxazoline derivatives. Zoline derivatives can be used as herbicides.

또한, 특허 제4465133호 공보에는 이속사졸린 유도체 중에서도 특히 제초효과와 작물·잡초 간의 선택성을 갖는 일군의 화합물이 개시되어 있다. 특허 제4465133 호 공보에 개시된 이속사졸린 유도체는 피록사술폰(화합물명: 3-[5-(디플루오로메톡시)-1-메틸-3-(트리플루오로메틸)피라졸-4-일메틸술포닐-4,5-디히드로-5,5-디메틸-1, 2-옥사졸)을 포함한다. In addition, Patent No. 4465133 discloses a group of compounds having a herbicidal effect and selectivity between crops and weeds among isoxazoline derivatives. The isoxazoline derivative disclosed in Patent No. 4465133 is pyroxasulfone (compound name: 3-[5-(difluoromethoxy)-1-methyl-3-(trifluoromethyl)pyrazol-4-ylmethyl) sulfonyl-4,5-dihydro-5,5-dimethyl-1, 2-oxazole).

구체적으로, 특허 제4465133호 공보에는 이하의 (1)~(17)항에 기재된 이속사졸린 유도체가 개시되어 있다. Specifically, Patent No. 4465133 discloses isoxazoline derivatives described in the following items (1) to (17).

(1) 일반식[I]로 나타내는 이속사졸린 유도체 또는 그의 약리학적으로 허용되는 염: (1) an isoxazoline derivative represented by the general formula [I] or a pharmacologically acceptable salt thereof:

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 식에서, In the above formula,

R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 각각 수소원자, C1~C10 알킬기, C3-C8 시클로알킬기 또는 C3-C8 시클로알킬 C1~C3 알킬기를 나타내거나, 혹은 R1 및 R2가 결합하여 이들이 결합된 탄소원자와 함께 C3-C7의 스피로환(spiro ring)을 나타내고; R 1 and R 2 are the same or different, and each represents a hydrogen atom, a C1-C10 alkyl group, a C3-C8 cycloalkyl group, or a C3-C8 cycloalkyl C1-C3 alkyl group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to bond them; together with a C3-C7 spiro ring;

R3 및 R4는 동일하거나 상이하고, 각각 수소원자, C1~C10 알킬기 또는 C3-C8 시클로알킬기를 나타내거나, R3 및 R4가 결합하여 이들이 결합된 탄소원자와 함께 C3-C7의 스피로환을 나타내거나, 혹은 R1, R2, R3 및 R4가 이들이 결합된 탄소원자와 함께 5~8원환을 형성할 수도 있으며;R 3 and R 4 are the same or different, and each represents a hydrogen atom, a C1-C10 alkyl group or a C3-C8 cycloalkyl group, or R 3 and R 4 are bonded to each other and together with the carbon atom to which they are bonded, a C3-C7 spiro ring or R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may form a 5-8 membered ring together with the carbon atom to which they are attached;

R5 및 R6은 동일하거나 상이하고, 각각 수소원자 또는 C1~C10 알킬기를 나타내고; R 5 and R 6 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a C1-C10 alkyl group;

Y는 질소원자, 산소원자 및 황원자로부터 선택되는 임의의 헤테로원자를 갖는 5~6원 방향족 헤테로환기(aromatic heterocyclic group) 또는 방향족 헤테로 축합환기(condensed aromatic heterocyclic group)를 나타내고, 이들 헤테로환기는 후술하는 치환기군 α로부터 선택되는 0~6개의 동일 또는 상이한 기로 치환되어도 좋고, 또한 인접하는 알킬기끼리, 알콕시기끼리, 알킬기와 알콕시기, 알킬기와 알킬티오기, 알킬기와 알킬술포닐기, 알킬기와 모노알킬아미노기, 또는 알킬기와 디알킬아미노기가 2개 결합하여 1~4개의 할로겐원자로 치환가능한 5~8원환을 형성하여도 좋고, 또한, 이들 헤테로환기의 헤테로원자가 질소원자의 경우에는 산화되어 N-옥사이드를 형성하여도 좋으며; 및, Y represents a 5- to 6-membered aromatic heterocyclic group or a condensed aromatic heterocyclic group having an arbitrary hetero atom selected from a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, and these heterocyclic groups are described later may be substituted with 0 to 6 identical or different groups selected from the substituent group α, and adjacent alkyl groups, alkoxy groups, alkyl groups and alkoxy groups, alkyl groups and alkylthio groups, alkyl groups and alkylsulfonyl groups, alkyl groups and monoalkylamino groups , or an alkyl group and two dialkylamino groups may be combined to form a 5 to 8 membered ring substitutable with 1 to 4 halogen atoms, and, in the case where the heteroatom of these heterocyclic groups is a nitrogen atom, it is oxidized to form an N-oxide It is good to do; and,

n은 0~2의 정수를 나타낸다. n represents the integer of 0-2.

다음 치환기군 중 "치환가능한 페닐기, 치환가능한 페녹시기, 치환가능한 페닐티오기, 치환가능한 방향족 헤테로환기, 치환가능한 방향족 헤테로환 옥시기, 치환가능한 방향족 헤테로환 티오기, 치환가능한 페닐술피닐기, 치환가능한 페닐술포닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환 술포닐기, 치환가능한 페닐술포닐옥시기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일기, 치환가능한 벤질옥시카보닐기, 치환가능한 페녹시카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐옥시기, 또는 치환가능한 벤조일 옥시기"에서 "치환가능한"의 의미는 상기 치환기가 할로겐원자, C1~C10 알킬기, C1~C4 할로알킬기, C1~C10 알콕시알킬기, C1~C10 알콕시기, C1~C10 알킬티오기, C1~C10 알킬술포닐기, 아실기, C1~C10 알콕시카보닐기, 시아노기, 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한 C1~C10 알킬기로 치환되어도 무방하다), 니트로기 또는 아미노기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기, C1~C6 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, C1~C10 알킬술포닐기, 또는 C1~C4 할로알킬술포닐기로 치환되어도 무방하다)로 치환되어도 좋다는 것을 나타낸다. Of the following substituent groups, "a substitutable phenyl group, a substitutable phenoxy group, a substitutable phenylthio group, a substitutable aromatic heterocyclic group, a substitutable aromatic heterocyclic oxy group, a substitutable aromatic heterocyclic thio group, a substitutable phenylsulfinyl group, a substitutable Phenylsulfonyl group, substitutable aromatic heterocyclic sulfonyl group, substitutable phenylsulfonyloxy group, substitutable benzylcarbonyl group, substitutable benzoyl group, substitutable benzyloxycarbonyl group, substitutable phenoxycarbonyl group, substitutable benzylcarbonyloxy group , or a substitutable benzoyloxy group” means that the substituent is a halogen atom, a C1-C10 alkyl group, a C1-C4 haloalkyl group, a C1-C10 alkoxyalkyl group, a C1-C10 alkoxy group, a C1-C10 alkyl group a group, a C1-C10 alkylsulfonyl group, an acyl group, a C1-C10 alkoxycarbonyl group, a cyano group, a carbamoyl group (the nitrogen atom of the group may be substituted with the same or different C1-C10 alkyl groups), a nitro group or an amino group ( The nitrogen atom of the group may be substituted with the same or different C1-C10 alkyl group, C1-C6 acyl group, C1-C4 haloalkylcarbonyl group, C1-C10 alkylsulfonyl group, or C1-C4 haloalkylsulfonyl group) It indicates that it may be substituted.

"치환기군 α" "Substituent group α"

수산기, 티올기, 할로겐원자, C1~C10 알킬기, 치환기군 β로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬기, C1~C4 할로알킬기, C3~C8 시클로알킬기, C1~C10 알콕시기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알콕시기, C1~C4 할로알콕시기, C3-C8 시클로알킬옥시기, C3~C8 시클로알킬 C1~C3 알킬옥시기, C1~C10 알킬티오기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬티오기, C1~C4 할로알킬티오기, C2-C6 알케닐기, C2-C6 알케닐옥시기, C2-C6 알키닐기, C2-C6 알키닐옥시기, C1~C10 알킬술피닐기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬술피닐기, C1~C10 알킬술포닐기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술피닐기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬술포닐옥시기, C1~C4 할로알킬술포닐기, C1~C10 알킬술포닐옥시기, C1~C4 할로알킬술포닐옥시기, 치환가능한 페닐기, 치환가능한 페녹시기, 치환가능한 페닐티오기, 치환가능한 방향족 헤테로환기, 치환가능한 방향족 헤테로환 옥시기, 치환가능한 방향족 헤테로환 티오기, 치환가능한 페닐술피닐기, 치환가능한 페닐술포닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환 술포닐기, 치환가능한 페닐술포닐옥시기, 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일, 카르복실기, C1~C10 알콕시카보닐기, 치환가능한 벤질옥시카보닐기, 치환가능한 페녹시카보닐기, 시아노기, 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기 또는 치환가능한 페닐기로 치환되어도 무방하다), C1~C6 아실옥시기, C1~C4 할로알킬카보닐옥시기, 치환가능한 벤질카보닐옥시기, 치환가능한 벤조일옥시기 니트로기, 아미노기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기, 치환가능한 페닐기, C1~C6 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일기, C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기, 치환가능한 벤질술포닐기 또는 치환가능한 페닐술포닐기로 치환되어도 무방하다). A hydroxyl group, a thiol group, a halogen atom, a C1-C10 alkyl group, a C1-C10 alkyl group monosubstituted with an arbitrary group selected from the substituent group β, a C1-C4 haloalkyl group, a C3-C8 cycloalkyl group, a C1-C10 alkoxy group, a substituent group C1-C10 alkoxy group, C1-C4 haloalkoxy group, C3-C8 cycloalkyloxy group, C3-C8 cycloalkyl C1-C3 alkyloxy group, C1-C10 alkylthio group monosubstituted with any group selected from γ; C1-C10 alkylthio group, C1-C4 haloalkylthio group, C2-C6 alkenyl group, C2-C6 alkenyloxy group, C2-C6 alkynyl group, C2-C6 alkyl group monosubstituted with any group selected from the substituent group γ C1-C10 alkylsulfinyl group monosubstituted with an optional group selected from nyloxy group, C1-C10 alkylsulfinyl group, substituent group γ, C1-C10 alkylsulfonyl group, C1-C10 monosubstituted with an optional group selected from the substituent group γ C10 alkylsulfonyl group, C1-C4 haloalkylsulfinyl group, C1-C10 alkylsulfonyloxy group monosubstituted with an arbitrary group selected from the substituent group γ, C1-C4 haloalkylsulfonyl group, C1-C10 alkylsulfonyloxy group, C1 ~C4 Haloalkylsulfonyloxy group, substitutable phenyl group, substitutable phenoxy group, substitutable phenylthio group, substitutable aromatic heterocyclic group, substitutable aromatic heterocyclic oxy group, substitutable aromatic heterocyclic thio group, substitutable phenylsulfinyl group , Substitutable phenylsulfonyl group, substitutable aromatic heterocyclic sulfonyl group, substitutable phenylsulfonyloxy group, acyl group, C1-C4 haloalkylcarbonyl group, substitutable benzylcarbonyl group, substitutable benzoyl, carboxyl group, C1-C10 alkoxycarbo A nyl group, a substitutable benzyloxycarbonyl group, a substitutable phenoxycarbonyl group, a cyano group, a carbamoyl group (the nitrogen atoms of the groups may be the same or different, and may be substituted with a C1~C10 alkyl group or a substitutable phenyl group), C1~C6 Acyloxy group, C1-C4 haloalkylcarbonyloxy group, substitutable benzylcarbonyloxy group, substitutable benzoyloxy group nitro group, amino group (the nitrogen atoms of the groups are the same or different, C1-C10 alkyl group, substitutable phenoxy group Nyl group, C1~C6 acyl group, C1~C4 haloalkylcarbonyl group, substitutable benzylcarbonyl group, substitutable benzoyl group, C1~C10 alkylsulfonyl group, C1~C4 haloalkylsulfonyl group, substitutable benzylsulfonyl group or substitutable It may be substituted with a phenylsulfonyl group).

"치환기군 β" "Substituent group β"

수산기, C3-C8 시클로알킬기(상기 기는 할로겐원자 또는 알킬기로 치환되어 도 무방하다), C1~C10 알콕시기, C1~C10 알킬티오기, C1~C10 알킬술포닐기, C1~C10 알콕시카보닐기, C2-C6 할로알케닐, 아미노기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기, C1~C6 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기로 치환되어도 무방하다), 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한 C1~C10 알킬기로 치환되어도 무방하다), C1~C6 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, C1~C10 알콕시이미노기, 시아노기, 치환가능한 페닐기, 치환가능한 페녹시기.hydroxyl group, C3-C8 cycloalkyl group (the group may be substituted with a halogen atom or an alkyl group), C1-C10 alkoxy group, C1-C10 alkylthio group, C1-C10 alkylsulfonyl group, C1-C10 alkoxycarbonyl group, C2 -C6 haloalkenyl, amino group (the nitrogen atom of the group is the same or different, C1~C10 alkyl group, C1~C6 acyl group, C1~C4 haloalkylcarbonyl group, C1~C10 alkylsulfonyl group, C1~C4 haloalkylsulfonyl may be substituted), a carbamoyl group (the nitrogen atom of the group may be substituted with the same or different C1-C10 alkyl groups), C1-C6 acyl group, C1-C4 haloalkylcarbonyl group, C1-C10 alkoxyimino group , a cyano group, a substituted phenyl group, a substituted phenoxy group.

"치환기군 γ" "Substituent group γ"

C1~C10 알콕시카보닐기, 치환가능한 페닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환기, 시아노기, 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한 C1~C10 알킬기로 치환되어도 무방하다). A C1~C10 alkoxycarbonyl group, a substitutable phenyl group, a substitutable aromatic heterocyclic group, a cyano group, and a carbamoyl group (the nitrogen atoms of the groups may be substituted with the same or different C1~C10 alkyl groups).

(2) 0~6개의 동일 또는 상이한 기로 치환가능한 헤테로환의 치환기군 α가 수산기, 할로겐원자, C1~C10 알킬기, 치환기군 β로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬기, C1~C4 할로알킬기, C3-C8 시클로알킬기, C1~C10 알콕시기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알콕시기, C1~C4 할로알콕시기, C3-C8 시클로알킬옥시기, C3-C8 시클로알킬 C1~C3 알킬옥시기, C1~C10 알킬티오기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 치환된 C1~C10 알킬티오기, C1~C4 할로알킬티오기, C2-C6 알케닐기, C2-C6 알케닐옥시기, C2-C6 알키닐기, C2-C6 알키닐옥시기, C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기, 치환가능한 페닐기, 치환가능한 페녹시기, 치환가능한 페닐티오기, 치환가능한 방향족 헤테로환기, 치환가능한 방향족 헤테로환 옥시기, 치환가능한 방향족 헤테로환 티오기, 치환가능한 페닐술포닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환 술포닐기, C1~C6 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일, 카르복실기, C1~C10 알콕시카보닐기, 시아노기, 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기 또는 치환가능한 페닐기로 치환되어도 무방하다), 니트로기, 아미노기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기, 치환가능한 페닐기, C1~C6 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일기, C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기, 치환가능한 벤질술포닐기 또는 치환가능한 페닐술포닐기로 치환되어도 무방하다)이거나, 혹은 인접한 알킬기끼리, 알콕시기끼리, 알킬기와 알콕시기, 알킬기와 알킬티오기, 알킬기와 알킬술포닐기, 알킬기와 모노알킬아미노기 또는 알킬기와 디알킬아미노기가 2개 결합하여 1~4개의 할로겐원자로 치환가능한 5~8원환을 형성하여도 좋은 상기 (1)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(2) C1~C10 alkyl group, C1~C4 halo monosubstituted with any group selected from hydroxyl group, halogen atom, C1~C10 alkyl group, substituent group β Alkyl group, C3-C8 cycloalkyl group, C1-C10 alkoxy group, C1-C10 alkoxy group monosubstituted with an arbitrary group selected from the substituent group γ, C1-C4 haloalkoxy group, C3-C8 cycloalkyloxy group, C3-C8 Cycloalkyl C1~C3 alkyloxy group, C1~C10 alkylthio group, C1~C10 alkylthio group substituted with any group selected from the substituent group γ, C1~C4 haloalkylthio group, C2-C6 alkenyl group, C2- C6 alkenyloxy group, C2-C6 alkynyl group, C2-C6 alkynyloxy group, C1-C10 alkylsulfonyl group, C1-C4 haloalkylsulfonyl group, substitutable phenyl group, substitutable phenoxy group, substitutable phenylthio group, substitutable Aromatic heterocyclic group, substitutable aromatic heterocyclic oxy group, substitutable aromatic heterocyclic thio group, substitutable phenylsulfonyl group, substitutable aromatic heterocyclic sulfonyl group, C1-C6 acyl group, C1-C4 haloalkylcarbonyl group, substitutable Benzylcarbonyl group, substitutable benzoyl, carboxyl group, C1~ C10 alkoxycarbonyl group, cyano group, carbamoyl group (the nitrogen atom of the group may be the same or different, and may be substituted with a C1~ C10 alkyl group or a substitutable phenyl group), nitro group , amino group (the nitrogen atom of the group is the same or different, C1~C10 alkyl group, substitutable phenyl group, C1~C6 acyl group, C1~C4 haloalkylcarbonyl group, substitutable benzylcarbonyl group, substitutable benzoyl group, C1~C10 alkyl may be substituted with a sulfonyl group, a C1-C4 haloalkylsulfonyl group, a substitutable benzylsulfonyl group or a substitutable phenylsulfonyl group), or adjacent alkyl groups, alkoxy groups, an alkyl group and an alkoxy group, an alkyl group and an alkylthio group; The group according to the above (1), wherein an alkyl group and an alkylsulfonyl group, an alkyl group and a monoalkylamino group or two alkyl groups and a dialkylamino group may be combined to form a 5-8 membered ring substituted with 1 to 4 halogen atoms. Reconstituted isoxazoline derivatives.

(3) 0~6개의 동일 또는 상이한 기로 치환가능한 헤테로환의 치환기군 α가 할로겐원자, C1~C10 알킬기, C1~C4 할로알킬기, C1~C10 알콕시 C1~C3 알킬기, C3-C8 시클로알킬기(상기 기는 할로겐원자 또는 알킬기로 치환되어도 무방하다), C1~C10 알콕시기, C1~C4 할로알콕시기, C3-C8 시클로알킬 C1~C3 알킬옥시기, 치환가능한 페녹시기, C1~C10 알킬티오기, C1~C10 알킬술포닐기, 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, C1~C10 알콕시카보닐기, 시아노기 또는 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한 C1~C10 알킬기로 치환되어도 무방하다)인 상기 (2) 항에 기재된 이속사졸린 유도체.(3) Substituent group α of a heterocyclic ring that can be substituted with 0-6 identical or different groups is a halogen atom, a C1-C10 alkyl group, a C1-C4 haloalkyl group, a C1-C10 alkoxy C1-C3 alkyl group, a C3-C8 cycloalkyl group (these groups are halogen atom or alkyl group), C1~C10 alkoxy group, C1~C4 haloalkoxy group, C3-C8 cycloalkyl C1~C3 alkyloxy group, substitutable phenoxy group, C1~C10 alkylthio group, C1~ C10 alkylsulfonyl group, acyl group, C1-C4 haloalkylcarbonyl group, C1-C10 alkoxycarbonyl group, cyano group or carbamoyl group (the nitrogen atom of the group may be substituted with the same or different C1-C10 alkyl groups) (2) The isoxazoline derivative according to the item.

(4) R1 및 R2는 동일 또는 상이한, 메틸기 또는 에틸기이고, R3, R4, R5 및 R6가 수소원자인 상기 (1), (2) 또는 (3)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(4) R 1 and R 2 are the same or different, a methyl group or an ethyl group, and R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are isoxanes according to the item (1), (2) or (3), wherein R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are hydrogen atoms. sleepy derivatives.

(5) Y가 질소원자, 산소원자 및 황원자로부터 선택되는 임의의 헤테로원자를 갖는 5원환 또는 6원환의 방향족 헤테로환기인 상기 (1), (2), (3) 또는 (4)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(5) The above-mentioned (1), (2), (3) or (4), wherein Y is a 5-membered or 6-membered aromatic heterocyclic group having an arbitrary hetero atom selected from a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom. Isoxazoline derivatives.

(6) Y가 티에닐기, 피라졸릴기, 이속사졸릴기, 이소티아졸릴기, 피리딜기 또는 피리미디닐기인 상기 (5)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(6) The isoxazoline derivative according to the above (5), wherein Y is a thienyl group, a pyrazolyl group, an isoxazolyl group, an isothiazolyl group, a pyridyl group or a pyrimidinyl group.

(7) Y가 티오펜-3-일기, 피라졸-4-일기, 피라졸-5-일기, 이속사졸-4-일기, 이소티아졸-4-일기, 피리딘-3-일기 또는 피리미딘-5-일기인 상기 (6)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(7) Y is a thiophen-3-yl group, a pyrazol-4-yl group, a pyrazol-5-yl group, an isoxazol-4-yl group, an isothiazol-4-yl group, a pyridin-3-yl group or a pyrimidine- The isoxazoline derivative according to the item (6), which is a 5-yl group.

(8) Y가 티오펜-3-일기이고, 티오펜환의 2 및 4번 위치가 반드시 치환기군 α로 치환되는 상기 (7)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(8) The isoxazoline derivative according to the above (7), wherein Y is a thiophen-3-yl group, and positions 2 and 4 of the thiophene ring are necessarily substituted with a substituent group α.

(9) Y가 피라졸-4-일기이고, 피라졸환의 3 및 5번 위치가 반드시 치환기군 α로 치환되고, 또한 1번 위치가 반드시 수소원자, C1~C10 알킬기, 치환기군 β로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬기, C1~C4 할로알킬기, C3-C8 시클로알킬기, C2-C6 알케닐기, C2-C6 알키닐기, C1~C10 알킬술피닐기, C1~C10 알킬술포닐기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기, 치환가능한 페닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환기, 치환가능한 페닐술포닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환 술포닐기, 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일기, C1~C10 알콕시카보닐기, 치환가능한 벤질옥시카보닐기, 치환가능한 페녹시카보닐기, 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기 또는 치환가능한 페닐기로 치환되어도 무방하다), 아미노기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기, 치환가능한 페닐기, 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일기, C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기, 치환가능한 벤질술포닐기 또는 치환가능한 페닐술포닐기로 치환되어도 무방하다)로 치환되는 상기 (7)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(9) Y is a pyrazol-4-yl group, positions 3 and 5 of the pyrazole ring are necessarily substituted with a substituent group α, and position 1 is necessarily selected from a hydrogen atom, a C1-C10 alkyl group, and a substituent group β C1~C10 alkyl group monosubstituted with any group, C1~C4 haloalkyl group, C3-C8 cycloalkyl group, C2-C6 alkenyl group, C2-C6 alkynyl group, C1~C10 alkylsulfinyl group, C1~C10 alkylsulfonyl group, substituent A C1-C10 alkylsulfonyl group monosubstituted with any group selected from the group γ, a C1-C4 haloalkylsulfonyl group, a substitutable phenyl group, a substitutable aromatic heterocyclic group, a substitutable phenylsulfonyl group, a substitutable aromatic heterocyclic sulfonyl group, Acyl group, C1~C4 haloalkylcarbonyl group, substitutable benzylcarbonyl group, substitutable benzoyl group, C1~C10 alkoxycarbonyl group, substitutable benzyloxycarbonyl group, substitutable phenoxycarbonyl group, carbamoyl group (of The nitrogen atom may be substituted with the same or different, C1-C10 alkyl group or a substitutable phenyl group), an amino group (the nitrogen atom of the group is the same or different, a C1-C10 alkyl group, a substituted phenyl group, an acyl group, a C1-C4 haloalkyl carbo The above (which may be substituted with a substituted benzylsulfonyl group or a substitutable phenylsulfonyl group) The isoxazoline derivative according to item 7).

(10) Y가 피라졸-5-일기이고, 피라졸환의 4번 위치가 반드시 치환기군 α로 치환되고, 또한 1번 위치가 반드시 수소원자, C1~C10 알킬기, 치환기군 β로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬기, C1~C4 할로알킬기, C3-C8 시클로알킬기, C2-C6 알케닐기, C2-C6 알키닐기, C1~C10 알킬술피닐기, C1~C10 알킬술포닐기, 치환기군 γ로부터 선택되는 임의의 기로 모노치환된 C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기, 치환가능한 페닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환기, 치환가능한 페닐술포닐기, 치환가능한 방향족 헤테로환 술포닐기, 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일기, C1~C10 알콕시카보닐기, 치환가능한 벤질옥시카보닐기, 치환가능한 페녹시카보닐기, 카바모일기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한 C1~C10 알킬기 또는 치환가능한 페닐기로 치환되어도 무방하다), 아미노기(상기 기의 질소원자는 동일 또는 상이한, C1~C10 알킬기, 치환가능한 페닐기, 아실기, C1~C4 할로알킬카보닐기, 치환가능한 벤질카보닐기, 치환가능한 벤조일기, C1~C10 알킬술포닐기, C1~C4 할로알킬술포닐기, 치환가능한 벤질술포닐기 또는 치환가능한 페닐술포닐기로 치환되어도 무방하다)로 치환된 상기 (7)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(10) Y is a pyrazol-5-yl group, the 4th position of the pyrazole ring is necessarily substituted with a substituent group α, and the 1st position is necessarily selected from a hydrogen atom, a C1-C10 alkyl group, and a substituent group β. C1-C10 alkyl group monosubstituted with a group, C1-C4 haloalkyl group, C3-C8 cycloalkyl group, C2-C6 alkenyl group, C2-C6 alkynyl group, C1-C10 alkylsulfinyl group, C1-C10 alkylsulfonyl group, substituent group γ C1-C10 alkylsulfonyl group monosubstituted with any group selected from, C1-C4 haloalkylsulfonyl group, substitutable phenyl group, substitutable aromatic heterocyclic group, substitutable phenylsulfonyl group, substitutable aromatic heterocyclic sulfonyl group, acyl group , C1~ C4 haloalkylcarbonyl group, substitutable benzylcarbonyl group, substitutable benzoyl group, C1~C10 alkoxycarbonyl group, substitutable benzyloxycarbonyl group, substitutable phenoxycarbonyl group, carbamoyl group (the nitrogen atom of the group is The same or different C1~C10 alkyl groups or substitutable phenyl groups may be substituted), amino groups (the nitrogen atoms of the groups are the same or different, C1~C10 alkyl groups, substitutable phenyl groups, acyl groups, C1~C4 haloalkylcarbonyl groups, substituted Item (7) above which may be substituted with a possible benzylcarbonyl group, a substitutable benzoyl group, a C1-C10 alkylsulfonyl group, a C1-C4 haloalkylsulfonyl group, a substitutable benzylsulfonyl group, or a substitutable phenylsulfonyl group) isoxazoline derivatives described in

(11) Y가 이소옥사졸-4-일기이고, 이소옥사졸환의 3번 위치 및 5번 위치가 반드시 치환기군 α로 치환된 상기 (7)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(11) The isoxazoline derivative according to the above (7), wherein Y is an isoxazol-4-yl group, and the 3rd and 5th positions of the isoxazole ring are necessarily substituted with a substituent group α.

(12) Y가 이소티아졸-4-일기이고, 이소티아졸환의 3번 위치 및 5번 위치가 반드시 치환기군 α로 치환된 상기 (7)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(12) The isoxazoline derivative according to the above (7), wherein Y is an isothiazol-4-yl group, and the 3rd and 5th positions of the isothiazole ring are necessarily substituted with a substituent group α.

(13) Y가 피리딘-3-일기이고, 피리딘환의 2번 위치 및 4번 위치가 반드시 치환기군 α로 치환된 상기 (7)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(13) The isoxazoline derivative according to the above (7), wherein Y is a pyridin-3-yl group, and the 2-position and 4-position of the pyridine ring are necessarily substituted with a substituent group α.

(14) Y가 피리미딘-5-일기이고, 피리미딘환의 4번 위치 및 6번 위치가 반드시 치환기군 α로 치환된 상기 (7)항에 기재된 이속사졸린 유도체.(14) The isoxazoline derivative according to the above (7), wherein Y is a pyrimidin-5-yl group, and the 4th and 6th positions of the pyrimidine ring are necessarily substituted with a substituent group α.

(15) n이 정수 2인 상기 (1)~(14) 중 어느 한 항에 기재된 이속사졸린 유도체.(15) The isoxazoline derivative according to any one of (1) to (14), wherein n is an integer of 2.

(16) n이 정수 1인 상기 (1)~(14) 중 어느 한 항에 기재된 이속사졸린 유도체.(16) The isoxazoline derivative according to any one of (1) to (14), wherein n is the integer 1.

(17) n은 정수 0인 상기 (1)~(14) 중 어느 한 항에 기재된 이속사졸린 유도체. (17) The isoxazoline derivative according to any one of (1) to (14), wherein n is an integer 0.

아울러, 특허 제4299483호 공보에도 이속사졸린 유도체 중에서 특히 제초효과와 작물·잡초 간의 선택성을 갖는 일군의 화합물이 개시되어 있다. 특허 제4299483호 공보에 개시된 이속사졸린 유도체는 페녹사술폰(화합물명: 3-[(2,5-디클로로-4-에톡시벤질)술포닐]-4,5-디히드로-5,5-디메틸-1,2-옥사졸)을 포함한다. In addition, Patent No. 4299483 also discloses a group of compounds having a herbicidal effect and selectivity between crops and weeds among isoxazoline derivatives. The isoxazoline derivative disclosed in Patent No. 4299483 is phenoxasulfone (compound name: 3-[(2,5-dichloro-4-ethoxybenzyl)sulfonyl]-4,5-dihydro-5,5- dimethyl-1,2-oxazole).

구체적으로, 특허 제4299483호 공보에는 이하의 (18)~(20)항에 기재된 이속사졸린 유도체 및 그의 염이 개시되어 있다.Specifically, Patent No. 4299483 discloses the isoxazoline derivatives described in the following items (18) to (20) and salts thereof.

(18) 일반식 [I]로 표시되는 이속사졸린 유도체 및 그들의 염. (18) Isoxazoline derivatives represented by the general formula [I] and salts thereof.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 식에서, In the above formula,

Q는 기 -S(O)n-(CR5R6)m-를 나타내고, n은 0~2의 정수를 나타내며, m은 1~3의 정수를 나타내고, R5 및 R6은 서로 독립적으로 수소원자, 시아노기, 알콕시카보닐기 또는 C1~C6 알킬기를 나타내고; Q represents the group -S(O)n-(CR 5 R 6 )m-, n represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 3, R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, or a C1-C6 alkyl group;

R1 및 R2는 수소원자(단, R1 및 R2가 동시에 수소원자일 수 없다), [C3-C8 시클로알킬기, C1~C6 알콕시기, C1~C6 알킬카보닐기, C1~C6 알킬티오기, C1~C6 알킬술피닐기, C1-6 알킬술포닐기, C1~C6 알킬아미노기, 디(C1~C6 알킬)아미노기, 시아노기, C1~C6 알콕시카보닐기, C1~C6 알킬아미노카보닐기, 디(C1~C6 알킬)아미노카보닐기, (C1~C6 알킬티오)카보닐기, 카르복실기, (할로겐원자, C1~C6 알킬기 또는 C1~C6 알콕시기가 1~5개 치환되어도 무방한) 벤질옥시기, (할로겐원자, C1~C6 알킬기 또는 C1~C6 알콕시기 1~5개 치환되어도 무방한) 페녹시기 또는 (할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기가 1~5개 치환되어도 무방한) 페닐기로 치환될 수 있는] C1~C8 알킬기, C3-C8 시클로알킬기, C1~C6 알콕시카보닐기, C1~C6 알킬아미노카보닐기, 디(C1~C6 알킬)아미노카보닐기, (C1~C6 알킬티오)카보닐기, 카르복실기 또는 (할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기 1~5개 치환되어도 무방한) 페닐기를 나타내고, 또는 R1 및 R2는 이들의 결합 탄소원자와 함께 C3-C7의 스피로환을 형성할 수 있으며; R 1 and R 2 are hydrogen atoms (provided that R 1 and R 2 cannot be hydrogen atoms at the same time), [C3-C8 cycloalkyl group, C1-C6 alkoxy group, C1-C6 alkylcarbonyl group, C1-C6 alkylthi Group, C1~C6 alkylsulfinyl group, C1-6 alkylsulfonyl group, C1~C6 alkylamino group, di(C1~C6 alkyl)amino group, cyano group, C1~C6 alkoxycarbonyl group, C1~C6 alkylaminocarbonyl group, di (C1~C6 alkyl)aminocarbonyl group, (C1~C6 alkylthio)carbonyl group, carboxyl group, benzyloxy group (which may be substituted by 1 to 5 halogen atoms, C1~C6 alkyl groups or C1~C6 alkoxy groups), ( A phenoxy group (which may be optionally substituted with 1 to 5 halogen atoms, C1 to C6 alkyl groups or C1 to C6 alkoxy groups) or a phenyl group (which may be substituted with 1 to 5 halogen atoms, C1 to C6 alkyl or C1 to C6 alkoxy groups) which may be substituted] C1~C8 alkyl group, C3-C8 cycloalkyl group, C1~C6 alkoxycarbonyl group, C1~C6 alkylaminocarbonyl group, di(C1~C6 alkyl)aminocarbonyl group, (C1~C6 alkylthio)carbo represents a nyl group, a carboxyl group, or a phenyl group (which may be substituted with 1 to 5 halogen atoms, C1 to C6 alkyl or C1 to C6 alkoxy groups), or R 1 and R 2 together with their bonding carbon atoms are C3-C7 spiro can form a ring;

R3 및 R4는 수소원자, (동일 또는 상이한, 1~3개의 할로겐 원자, C3-C8 시클로알킬기 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C8 알킬기 또는 C3-C8 시클로알킬기를 나타내고, R3 및 R4는 이들의 결합 탄소원자와 함께 C3-C7의 스피로환을 형성할 수 있으며, 또는 R1, R2, R3 및 R4는 이들의 결합 탄소원자와 함께 5~8원환을 형성하여도 좋고; R 3 and R 4 represent a hydrogen atom, a C1-C8 alkyl group or a C3-C8 cycloalkyl group (which may be substituted with 1 to 3 halogen atoms, a C3-C8 cycloalkyl group or a C1-C6 alkoxy group, identical or different), R 3 and R 4 together with their bonding carbon atoms may form a C3-C7 spiro ring, or R 1 , R 2 , R 3 and R 4 together with their bonding carbon atoms form a 5-8 membered ring. may be formed;

Y는 수소원자, C1~C6 알콕시카보닐기, C2-C6 알케닐기, [동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자, C1~C6 알콕시기, C2-C6 알케닐옥시기, C2-C6 알키닐옥시기(할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기가 1~5개 치환되어도 무방한) 벤질옥시기, C1~C6 알콕시카보닐기, 카르복실기, 수산기 또는 메티오닌기로 치환될 수 있는] C1~C10 알킬기 또는 (1~5개의 동일 또는 상이한 R7로 치환된) 페닐기를 나타내며; 및, Y is a hydrogen atom, C1-C6 alkoxycarbonyl group, C2-C6 alkenyl group, [same or different, 1 to 3 halogen atoms, C1-C6 alkoxy group, C2-C6 alkenyloxy group, C2-C6 alkynyloxy group ( Halogen atom, C1~C6 alkyl or C1~C6 alkoxy group which may be substituted by 1 to 5) benzyloxy group, C1~C6 alkoxycarbonyl group, carboxyl group, hydroxyl group or methionine group] C1~C10 alkyl group or ( 1-5 identical or different R 7 ) substituted) phenyl group; and,

R7은 수소원자, [동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자, C1~C6 알콕시기, 수산기, C1~C6 알킬티오기, C1~C6 알킬술피닐기, C1~C6 알킬술포닐기, C1~C6 알킬아미노기, 디(C1~C6)알킬아미노기, 시아노기 또는 (할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기가 1~5개 치환되어도 무방한) 페녹시로 치환될 수 있는] C1~C6 알킬기, (동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자, C1~C6 알콕시기, C2-C6 알케닐기, C2-C6 알키닐기, C1~C6 알콕시카보닐기, C1~C6 알킬카보닐기 또는 C3-C8 시클로알킬기로 치환되어도 무방한) C1~C6 알콕시기, C2-C6 알케닐기, C3-C8 시클로알킬옥시기(동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C6 알킬티오기, (동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C6 알킬술피닐기, (동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C6 알킬술포닐기, (할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기 1~5개 치환되어도 무방한) 벤질 옥시기, (C1~C6 알킬기, C1~C6 알킬술포닐기, C1~C6 알킬카보닐(C1~C6 알킬)기 또는 C1~C6 알킬술포닐(C1~C6 알킬)기로 치환되어도 무방한) 아미노기, 디(C1~C6 알킬) 아미노기, 할로겐원자, 시아노기, 니트로기, C 1~C6 알콕시카보닐기, C3-C8 시클로알킬옥시카보닐기, 카르복실기, C2-C6 알케닐옥시카보닐기, C2-C6 알키닐옥시카보닐기(할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기가 1~5개 치환되어도 무방한) 벤질옥시카보닐기(할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기 1~5개 치환되어도 무방한) 페녹시카보닐기 또는 C1~C6 알킬카보닐옥시기를 나타낸다.R 7 is a hydrogen atom, [same or different, 1 to 3 halogen atoms, C1 to C6 alkoxy group, hydroxyl group, C1 to C6 alkylthio group, C1 to C6 alkylsulfinyl group, C1 to C6 alkylsulfonyl group, C1 to C6 Alkylamino group, di(C1~C6)alkylamino group, cyano group, or a C1~C6 alkyl group (which may be substituted with 1 to 5 halogen atoms, C1~C6 alkyl or C1~C6 alkoxy groups may be substituted with phenoxy)] , (same or different, 1 to 3 halogen atoms, C1~C6 alkoxy group, C2-C6 alkenyl group, C2-C6 alkynyl group, C1~C6 alkoxycarbonyl group, C1~C6 alkylcarbonyl group or C3-C8 cycloalkyl group C1~C6 alkoxy group, C2-C6 alkenyl group, C3-C8 cycloalkyloxy group (which may be substituted with 1 to 3 halogen atoms or C1~C6 alkoxy group, which may be the same or different) C1~C6 Alkylthio group, (same or different, which may be substituted with 1 to 3 halogen atoms or C1 to C6 alkoxy groups) C1 to C6 alkylsulfinyl group, (same or different, 1 to 3 halogen atoms or C1 to C6 alkoxy groups) optionally substituted C1~C6 alkylsulfonyl group, (halogen atom, 1~5 C1~C6 alkyl or C1~C6 alkoxy groups which may be substituted) benzyloxy group, (C1~C6 alkyl group, C1~C6 alkylsulfo) nyl group, C1-C6 alkylcarbonyl (C1-C6 alkyl) group, or C1-C6 alkylsulfonyl (C1-C6 alkyl) group) amino group, di(C1-C6 alkyl) amino group, halogen atom, cyano group , nitro group, C 1 to C6 alkoxycarbonyl group, C3-C8 cycloalkyloxycarbonyl group, carboxyl group, C2-C6 alkenyloxycarbonyl group, C2-C6 alkynyloxycarbonyl group (halogen atom, C1-C6 alkyl or C1 ~ C6 alkoxy group may be substituted by 1 to 5) benzyloxycarbonyl group (halogen atom, C1 to C6 alkyl, or 1 to 5 C1 to C6 alkoxy groups may be substituted) phenoxycarbonyl group or C1 to C6 alkylcarbo represents a nyloxy group.

(19) 상기 (18)항의 일반식 [I]로 표시되는 이속사졸린 유도체 및 그들의 염: (19) Isoxazoline derivatives represented by the general formula [I] in the above (18) and salts thereof:

상기 식에서,In the above formula,

Q는 -S(O)n-(CR5R6)m-를 나타내고(여기서, n은 0~2의 정수이고, m은 1이며, R5 및 R6는 수소원자이다);Q represents -S(O)n-(CR 5 R 6 )m- (wherein n is an integer of 0 to 2, m is 1, and R 5 and R 6 are hydrogen atoms);

R1 및 R2는 수소원자(단, R1 및 R2가 동시에 수소원자일 수 없다), (C3-C8 시클로알킬기 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C8 알킬기 또는 C3-C8 시클로알킬기를 나타내거나, 혹은 R1 및 R2는 이들의 결합 탄소원자와 함께 C3-C7의 스피로환을 형성할 수 있으며;R 1 and R 2 are hydrogen atoms (provided that R 1 and R 2 cannot be hydrogen atoms at the same time), (which may be substituted with a C3-C8 cycloalkyl group or a C1-C6 alkoxy group) C1-C8 alkyl group or C3-C8 represents a cycloalkyl group, or R 1 and R 2 together with their bonding carbon atoms may form a C3-C7 spiro ring;

R3 및 R4는 수소원자 또는 (동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자, C3-C8 시클로알킬기 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C8 알킬기를 나타내며, R3 및 R4는 이들의 결합 탄소원자와 함께 C3-C7의 스피로환을 형성할 수 있거나, 혹은 R1, R2, R3 및 R4는 이들의 결합 탄소원자와 함께 5~8원환을 형성하여도 좋고; R 3 and R 4 represent a hydrogen atom or a C1-C8 alkyl group (which may be substituted with 1 to 3 halogen atoms, a C3-C8 cycloalkyl group or a C1-C6 alkoxy group, identical or different, and R 3 and R 4 are may form a C3-C7 spiro ring together with these bonding carbon atoms, or R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may form a 5-8 membered ring together with their bonding carbon atoms;

Y는(1~5개의 동일 또는 상이한 R7로 치환된) 페닐기를 나타내며; Y represents a phenyl group (substituted with 1-5 identical or different R 7 );

R7은 수소원자, [동일 또는 상이한, 1~3개의 할로겐원자, C1~C6 알콕시기, 수산기, C1~C6 알킬티오기, C1~C6 알킬술피닐기, C1~C6 알킬술포닐기, C1~C6 알킬아미노기, 디(C1~C6)알킬아미노기, 시아노기 또는 (할로겐원자, C1~C6 알킬 또는 C1~C6 알콕시기 1~5개로 치환되어도 무방한) 페녹시로 치환될 수 있는] C1~C6 알킬기, (동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자, C1~C6 알콕시기, C2-C6 알케닐기, C2-C6 알키닐기, C1~C6 알콕시카보닐기, C1~C6 알킬 카보닐기 또는 C3-C8 시클로알킬기로 치환되어도 무방한) C1~C6 알콕시기, C3-C8 시클로알킬옥시기 또는 할로겐원자를 나타낸다.R 7 is a hydrogen atom, [same or different, 1 to 3 halogen atoms, C1 to C6 alkoxy group, hydroxyl group, C1 to C6 alkylthio group, C1 to C6 alkylsulfinyl group, C1 to C6 alkylsulfonyl group, C1 to C6 An alkylamino group, a di(C1~C6)alkylamino group, a cyano group, or a phenoxy group (which may be substituted with 1 to 5 halogen atoms, C1~C6 alkyl or C1~C6 alkoxy groups) C1~C6 alkyl group , (same or different, 1 to 3 halogen atoms, C1~C6 alkoxy group, C2-C6 alkenyl group, C2-C6 alkynyl group, C1~C6 alkoxycarbonyl group, C1~C6 alkyl carbonyl group or C3-C8 cycloalkyl group may be substituted) C1~C6 alkoxy group, C3-C8 cycloalkyloxy group or halogen atom.

(20) 상기 (18)항의 일반식 [I]로 표시되는 이속사졸린 유도체 및 그들의 염:(20) Isoxazoline derivatives represented by the general formula [I] in the above (18) and salts thereof:

상기 식에서,In the above formula,

Q는 -S(O)n-(CR5R6)m-를 나타내고(여기서, n은 0~2의 정수이고, m은 1이며, R5 및 R6는 수소원자이다); Q represents -S(O)n-(CR 5 R 6 )m- (wherein n is an integer of 0 to 2, m is 1, and R 5 and R 6 are hydrogen atoms);

R1 및 R2 는 C1~C8 알킬기를 나타내며;R 1 and R 2 represent a C1-C8 alkyl group;

R3 및 R4 는 수소원자를 나타내고; R 3 and R 4 represent a hydrogen atom;

Y는 (1~5개 동일 또는 상이한 R7로 치환된) 페닐기를 나타내며; 및, Y represents a phenyl group (substituted with 1-5 identical or different R 7 ); and,

R7은 수소원자, (동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C6 알킬기, (동일 또는 상이한, 1 내지 3개의 할로겐원자 또는 C1~C6 알콕시기로 치환되어도 무방한) C1~C6 알콕시기, 또는, 할로겐원자를 나타낸다. R 7 is a hydrogen atom, a C1~C6 alkyl group (same or different, which may be substituted with 1 to 3 halogen atoms or C1~C6 alkoxy groups), (same or different, 1 to 3 halogen atoms or C1~C6 alkoxy groups) optionally substituted) C1-C6 alkoxy group, or a halogen atom.

상술한 GST는 이미 보고된 이속사졸린 유도체에 대한 포합활성을 가진다. 따라서, GST를 도입한 형질전환 식물은 이러한 이미 보고된 이속사졸린 유도체에 대한 내성을 가지게 된다. The above-mentioned GST has a conjugation activity to the previously reported isoxazoline derivatives. Accordingly, the transgenic plants introduced with GST have resistance to these previously reported isoxazoline derivatives.

특히, 상술한 GST는 특허 제4465133호 공보에 개시된 이속사졸린 유도체(즉, 상기 (1)~(17)항에 기재된 이속사졸린 유도체) 및 특허 제4299483호 공보에 개시된 이속사졸린 유도체(즉, 상기 (18)~(20)항에 기재된 이속사졸린 유도체)에 대해 아주 우수한 포합활성을 가진다. 따라서, 상술한 GST를 도입한 형질전환 식물은 특허 제4465133호 공보에 개시된 이속사졸린 유도체 및 특허 제4299483호에 개시된 이속사졸린 유도체에 대하여 더욱 증대된 내성을 가지게 된다. In particular, the above-mentioned GST is an isoxazoline derivative disclosed in Patent No. 4465133 (that is, the isoxazoline derivative described in items (1) to (17) above) and an isoxazoline derivative disclosed in Patent No. 4299483 (that is, , has a very good conjugation activity against the isoxazoline derivatives described in the above (18) to (20)). Accordingly, the transgenic plants introduced with the GST described above have further increased resistance to the isoxazoline derivative disclosed in Patent No. 4465133 and the isoxazoline derivative disclosed in Patent No. 4299483.

더욱이, 상술한 GST는 피록사술폰 및 페녹사술폰에 대해 아주 우수한 포합활성을 가진다. 따라서, 상술한 GST를 도입한 형질전환 식물은 피록사술폰 및 페녹사술폰에 대해 더욱 증가된 내성을 가지게 된다. Moreover, the above-mentioned GST has very good conjugation activity with respect to pyroxasulfone and phenoxasulfone. Accordingly, the transgenic plants introduced with the above-described GST have further increased resistance to pyroxasulfone and phenoxasulfone.

상술한 이속사졸린 유도체를 제초제로 사용하는 경우, 상술한 GST를 도입한 형질전환 식물을 제외한 각종 잡초의 생육을 방제할 수 있다. 이러한 잡초로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 좀돌피(Echinochloa crus-galli (L.) Beauv. var. crus-galli), 바랭이(Digitaria ciliaris (Retz.) Koeler), 강아지풀(Setaria viridis (L.) Beauv.), 새포아풀(Poa annua L.), 무망시리아수수새(Sorghum halepense (L.) Pers.), 뚝새풀(Alopecurus aequalis Sobol. var. amurensis (Komar.) Ohwi), 야생 귀리(wild oats) 등의 벼과 잡초(Gramineae weed)를 비롯하여, 흰여뀌(Polygonum lapathifolium L. nodosum (Pers.) Kitam.), 청비름(Amaranthus viridis L.), 명아주(Chenopodium album L.), 별꽃(Stellaria media (L.) Villars), 어저귀(Abutilon avicennae), 공단풀(Sida spinosa), 결명자꽃(Cassia obtusifolia), 돼지풀(Ambrosia artemisiifolia L. var. elatior (L.) Desc.), 나팔꽃(morning glory) 등의 광엽 잡초(broadleaf weed), 향부자(Cyperus rotundus L.), 기름골(cyperus esculentus), 파대가니(Kyllinga brevifolia Rottb. subsp. leiolepis (Fraxch. et Savat.) T. Koyama), 금방동사니(Cyperus microiria Steud.), 참방동사니(Cyperus iria L.) 등의 다년생/1년생 잡초(perennial or annual cyperaceous weed)를 들 수 있다. 또한, 이속사졸린 유도체를 제초제로 논에 사용하는 경우, 강피(Echinochloa oryzicola Vasing.), 알방동사니(Cyperus difformis L.), 물달개비(Monochoria vaginalis (Burm. f.) Presl. var. plantaginea (Roxb.) Solms-Laub.), 밭뚝 외풀(Lindernia pyxidara L.) 등의 일년생 잡초 (annual weed), 및 너도방동사니(Cyperus serotinus Rottb.), 올방개(Eleocharis kuroguwai Ohwi), 올챙이고랭이(Scirpus juncoides Roxb. subsp. hotarui (Ohwi) T. Koyama) 등 다년생 잡초(perennial weed)도 발아 전부터 성장시기의 넓은 범위에 걸쳐 낮은 약제량(dose)으로 방제할 수 있다. When the above-described isoxazoline derivative is used as a herbicide, it is possible to control the growth of various weeds except for the transgenic plants introduced with the above-described GST. These weeds are not particularly limited, but for example, Echinochloa crus-galli ( L. ) Beauv. var. crus-galli ), Digitaria ciliaris ( Retz. ) Koeler ), Foxtail ( Setaria viridis ( L. ) . ) Beauv. ), Poa annua L. , Sorghum halepense ( L. ) Pers. ), Alopecurus aequalis Sobol. var. amurensis ( Komar. ) Ohwi ), wild oats (wild) oats), such as Gramineae weeds (Gramineae weed), as well as the, huinyeokkwi (Polygonum lapathifolium L. nodosum (Pers. ) Kitam.), Zheng amaranth (Amaranthus viridis L.), goosefoot (Chenopodium album L.), chickweed (Stellaria media ( L. ) Villars ), Swallowtail ( Abutilon avicennae ), satin grass ( Sida spinosa ), C assia obtusifolia , Lagium ( Ambrosia artemisiifolia L. var. elatior ( L. ) Desc. ), morning glory broadleaf weed, Cyperus rotundus L. , cyperus esculentus , Kyllinga brevifolia Rottb. subsp. leiolepis ( Fraxch. et Savat. ) T. Koyama ), Cyperus microiria Steud. ), and Cyperus iria L. ) and other perennial or annual cyperaceous weeds. In addition, when isoxazoline derivatives are used in paddy fields as herbicides, Echinochloa oryzicola Vasing. ), Cyperus difformis L. , Monochoria vaginalis ( Burm. f. ) Presl. var. plantaginea ( Roxb. ) Solms-Laub.), annual weeds such as batttuk oepul (Lindernia pyxidara L.) (annual weed ), and beech bangdongsani (Cyperus serotinus Rottb.), olbanggae (Eleocharis kuroguwai Ohwi), the ladle goraeng (Scirpus juncoides Roxb. subsp Perennial weeds, such as hotarui ( Ohwi ) T. Koyama ), can also be controlled with low doses over a wide range from pre-emergence to growth.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these Examples.

본 실시예에서는, 밀의 GST 중에서 등록번호: Q8GTC0로 지정된 GST(본 실시예에서는 "TaQ8GTC0"이라 함)에 대해 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 글루타티온 포합활성(conjugation activity)을 분석하였다. In this example, glutathione conjugation activity against VLCFAE inhibitory herbicides was analyzed for GST designated as registration number: Q8GTC0 (referred to as "TaQ8GTC0" in this example) among GST of wheat.

<TaQ8GTC0 단백질의 대장균 발현체의 구축> <Construction of E. coli expression form of TaQ8GTC0 protein>

도 1에 TaQ8GTC0 단백질의 대장균 발현체를 구축하는 구성을 나타내었다. 우선, 밀(농림 61호)의 경엽부(shoot)로부터 제조한 RNA를 주형으로 하여 역전사 반응으로 cDNA를 합성하였다. 수득한 cDNA를 주형으로 TaQ8GTC0~H(서열번호 3) 및 TaQ8GTC0~D(서열번호 4) 프라이머 세트를 이용한 PCR 반응을 수행하여, 5' 말단에 NdeI 인식부위, 3' 말단에 BamHI 인식부위를 가지는 TaQ8GTC0 유전자 단편을 얻었다. 1 shows the configuration of constructing an E. coli expression form of the TaQ8GTC0 protein. First, cDNA was synthesized by reverse transcription reaction using RNA prepared from shoots of wheat (Agricultural Forestry and Forestry No. 61) as a template. PCR reaction was performed using the obtained cDNA as a template using a primer set TaQ8GTC0 to H (SEQ ID NO: 3) and TaQ8GTC0 to D (SEQ ID NO: 4) having an NdeI recognition site at the 5' end and a BamHI recognition site at the 3' end A TaQ8GTC0 gene fragment was obtained.

그런 다음, 수득한 TaQ8GTC0 유전자 단편을 NdeI 및 BamHI로 처리하여 TaQ8GTC0 유전자 단편을 인서트(insert)로 하고, 마찬가지로 NdeI 및 BamHI 처리한 pET22b(+)를 벡터(vector)로 하였다. 이러한 인서트 및 벡터에 대하여 연결반응(ligation)을 수행하였다. 연결반응 후 반응액을 사용하여 반응액에 포함된 벡터를 대장균 JM109 주에 도입하였다. 이어, 콜로니 PCR(colony PCR)에 의해 표적 플라스미드(target plasmid)의 도입을 확인한 콜로니로부터 플라스미드를 제조하였다. 서열분석에 의해 NdeI 및 BamHI 절단부위 사이에 존재하는 TaQ8GTC0 유전자의 염기서열을 PCR에 의한 오류가 없는지 확인하였다. 수득한 플라스미드를 대장균 BL21(DE3) 주에 도입하여, TaQ8GTC0 단백질을 발현하는 대장균 발현체(KLB-606)를 구축하였다. Then, the obtained TaQ8GTC0 gene fragment was treated with NdeI and BamHI, and the TaQ8GTC0 gene fragment was used as an insert, and pET22b(+), similarly treated with NdeI and BamHI, was used as a vector. Ligation was performed on these inserts and vectors. After the ligation reaction, the vector contained in the reaction solution was introduced into the E. coli JM109 strain using the reaction solution. Then, a plasmid was prepared from the colony in which the introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR. By sequencing, the nucleotide sequence of the TaQ8GTC0 gene present between the NdeI and BamHI cleavage sites was checked for errors by PCR. The obtained plasmid was introduced into an Escherichia coli BL21 (DE3) strain to construct an Escherichia coli expression body (KLB-606) expressing the TaQ8GTC0 protein.

<TaQ8GTC0 단백질의 제조> <Production of TaQ8GTC0 protein>

작제한 대장균 BL21(DE3) 주(KLB-606)를 이용하여 TaQ8GTC0 단백질을 발현시켰다. 단일 콜로니를 50ppm 앰피실린 함유 LB 액체배지에 접종한 후, 하룻밤 시험관에서 배양한 용액을 전 배양액(preculture solution)으로 사용하였다. 2.5ml의 전 배양액을 250ml의 50ppm 앰피실린 함유 LB 액체배지(1L 짜리 삼각 플라스크)에 가하고, 37℃, 200rpm의 조건으로 OD600 = 0.5~0.6이 될 때까지 배양하였다. 이어, 얼음에서 5분간 냉각시킨 후 IPTG를 최종 1mM이 되도록 가하고, 27℃, 200rpm의 조건에서 21시간 TaQ8GTC0 단백질을 발현유도시킨 후, 집균(4℃, 6000 x g의 조건에서 10분간 원심분리)하고 균체를 -80℃에서 저장하였다. 냉동보관된(cryopreserved) 균체(0.5L 배양분)에 30ml의 PBS 완충용액(0.14M NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na2HPO4, 1.8mM KH2PO4, pH 7.3)을 가하고 초음파 처리(TAITEC VP-30S 마이크로 칩, 아웃풋 3, 15초 콘스탄트 x 7~8회)한 후, 4℃, 15,000 x g의 조건에서 20분간 원심분리하여 상등액을 얻었다. 그 조효소 용액을 PBS 완충용액으로 평형화한 GSTrap 4B 컬럼(bed vol. 1ml)에 유속 1ml/min으로 로딩하고 20ml 이상의 PBS 완충용액으로 글루타티온 친화성 컬럼을 세척한 후, 2mL의 용출용 완충용액(50mM Tris-HCl, 10mM 환원형 글루타티온, pH 8.0)을 컬럼에 주입하여 TaQ8GTC0 단백질을 용출시켰다(도 2). 이 단백질 용액을 Nanosep(10K)을 이용한 한외여과에 의해 PBS 완충용액으로 치환하고, -80℃에서 저장하였다. 단백질의 농도는 브래드포드(Bradford) 방법으로 TaKaRa Bradford Protein Assay Kit(Takara) 메뉴얼에 따라 측정하였다. 도 2에서, M은 분자량 마커이다. 도 2의 결과에서, 조효소(crude enzyme)와 관통분액(pass-through fraction)의 레인에는 총 단백질 8.0μg을 가하였다. 도 2에서, 조효소는 균체를 초음파 처리하여 원심분리한 상등액이며, 관통분액은 조효소액을 친화성 컬럼에 로딩하여 채취한 용액이다.TaQ8GTC0 protein was expressed using the constructed E. coli BL21 (DE3) strain (KLB-606). A single colony was inoculated into an LB broth containing 50 ppm ampicillin, and a solution cultured in a test tube overnight was used as a preculture solution. 2.5ml of the pre-culture solution was added to 250ml of 50ppm ampicillin-containing LB liquid medium (1L Erlenmeyer flask), and cultured at 37°C and 200rpm until OD 600 = 0.5-0.6. Then, after cooling on ice for 5 minutes, IPTG was added to a final concentration of 1 mM, and TaQ8GTC0 protein was induced for 21 hours at 27 ° C. and 200 rpm. Then, cells were collected (centrifuged at 4 ° C, 6000 x g for 10 minutes). The cells were stored at -80°C. 30ml of PBS buffer (0.14M NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na 2 HPO 4 , 1.8mM KH 2 PO 4 , pH 7.3) was added to cryopreserved cells (0.5L culture) and sonicated (TAITEC) VP-30S microchip, output 3, 15 sec constant x 7 to 8 times), and then centrifuged for 20 minutes at 4°C and 15,000 x g to obtain a supernatant. The coenzyme solution was loaded onto a GSTrap 4B column (bed vol. 1ml) equilibrated with PBS buffer at a flow rate of 1ml/min, and the glutathione affinity column was washed with 20ml or more of PBS buffer, and then 2mL of elution buffer (50mM). Tris-HCl, 10 mM reduced glutathione, pH 8.0) was injected into the column to elute the TaQ8GTC0 protein ( FIG. 2 ). This protein solution was substituted with PBS buffer by ultrafiltration using Nanosep (10K), and stored at -80°C. The protein concentration was measured by the Bradford method according to the TaKaRa Bradford Protein Assay Kit (Takara) manual. In Figure 2, M is a molecular weight marker. In the results of FIG. 2 , 8.0 μg of total protein was added to the lanes of the crude enzyme and the pass-through fraction. In FIG. 2 , the coenzyme is a supernatant obtained by centrifuging the cells by sonication, and the flow-through fraction is a solution obtained by loading the crude enzyme solution into an affinity column.

<VLCFAE 저해형 제초제에 대한 글루타티온 포합활성 분석> <Analysis of glutathione conjugation activity against VLCFAE inhibitory herbicides>

본 실시예에서 사용된 모든 VLCFAE 저해형 제초제는 아세톤 용액 형태로 반응액에 가하였다. VLCFAE 저해형 제초제에 대한 포합반응은 50㎕의 100mM 인산칼륨 완충용액(pH 6.8), 10㎕의 1mM VLCFAE 저해형 제초제, 20㎕의 10mM 환원형 글루타티온(pH 7.0), 6㎕의 TaQ8GTC0 단백질(전체 378ng, PBS 완충용액) 및 114㎕의 PBS 완충용액을 포함하여 전체 200㎕로 만들고, 30℃에서 15분간 반응시킨 후 0.2μm의 필터를 사용하여 여과한 용액 50㎕를 HPLC에 주입하였다. 이하는 HPLC 분석조건을 나타낸다.All VLCFAE inhibitory herbicides used in this Example were added to the reaction solution in the form of an acetone solution. The conjugation reaction for the VLCFAE inhibitory herbicide was 50 µl of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 6.8), 10 µl of 1 mM VLCFAE inhibitory herbicide, 20 µl of 10 mM reduced glutathione (pH 7.0), 6 µl of TaQ8GTC0 protein (total 378ng, PBS buffer) and 114 μl of PBS buffer were made into a total of 200 μl, reacted at 30° C. for 15 minutes, and then 50 μl of the filtered solution using a 0.2 μm filter was injected into HPLC. The HPLC analysis conditions are shown below.

장치: Agilent 1100 series Device: Agilent 1100 series

컬럼: CAPCELL PAK C18 AQ 4.6mmI.D.x250mm(SHISEIDO) Column: CAPCELL PAK C18 AQ 4.6mmI.D.x250mm (SHISEIDO)

이동상: 아세토니트릴/물 = 5/95(5분간 유지) →(4분) → 40/60(4분간 유지) →(4분) → 90/10(8분간 유지) →(1분) → 5/95(4분간 유지)(각 용매는 0.5% 초산을 포함) Mobile phase: acetonitrile/water = 5/95 (hold for 5 minutes) → (4 minutes) → 40/60 (hold for 4 minutes) → (4 minutes) → 90/10 (hold for 8 minutes) → (1 minute) → 5 /95 (hold for 4 minutes) (each solvent contains 0.5% acetic acid)

온도: 35℃ Temperature: 35℃

유속: 1.0ml/min Flow rate: 1.0ml/min

검출: 254nm Detection: 254nm

<결과 및 고찰> <Results and considerations>

TaQ8GTC0 단백질의 글루타티온 포합활성 시험한 VLCFAE 저해형 제초제를 도 3에 나타내었다. 각 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 글루타티온 포합활성을 분석할 때 반응액 중의 VLCFAE 저해형 제초제의 감소량으로 글루타티온 포합체(GS 포합체)의 생성량을 측정하였다. 각 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 TaQ8GTC0 단백질의 글루타티온 포합활성을 이하의 표 1에 나타내었다. The VLCFAE inhibitory herbicide tested for the glutathione-conjugation activity of the TaQ8GTC0 protein is shown in FIG. 3 . When analyzing the glutathione-conjugation activity for each VLCFAE inhibitory herbicide, the production amount of glutathione conjugate (GS conjugate) was measured as the decrease amount of the VLCFAE inhibitory herbicide in the reaction solution. The glutathione-conjugation activity of the TaQ8GTC0 protein for each VLCFAE inhibitory herbicide is shown in Table 1 below.

제초제herbicide 유형type 효소활성 (mmol/mg 단백질/15분)a) Enzyme activity (mmol/mg protein/15 min) a) PyroxasulfonePyroxasulfone IsoxazolineIsoxazoline 11.7 ± 3.711.7 ± 3.7 FenoxasulfoneFenoxasulfone 19.5 ± 8.419.5 ± 8.4 MetolachlorMetolachlor ChloroacetanilideChloroacetanilide 2.2 ± 0.82.2 ± 0.8 AlachlorAlachlor 1.5 ± 0.11.5 ± 0.1 FlufenacetFlufenacet OxyacetamideOxyacetamide n.d.b) nd b) MefenacetMefenacet n.d.n.d. AnilofosAnilofos Dithiophosphoric acidDithiophosphoric acid n.d.n.d. PiperophosPiperophos n.d.n.d. FentrazamideFentrazamide TetrazolinoneTetrazolinone 0.93 ± 0.20.93 ± 0.2 CafenstroleCafenstrole TriazoleTriazole 0.46 ± 0.10.46 ± 0.1 IndanofanIndanofan OxiraneOxirane n.d.b) nd b)

a) 효소활성은 피록사술폰에 대해서는 7회 실험, 다른 약제에 대해서는 4회 실험 평균±표준 편차로 나타내었다. b) 무검출(not detected)a) Enzyme activity was expressed as the mean ± standard deviation of 7 experiments for pyroxasulfone and 4 experiments for other drugs. b) not detected

하나의 실례로서 피록사술폰과 글루타티온의 포합반응 및 VLCFAE 저해형 제초제로 피록사술폰을 사용했을 때 얻어진 HPLC 크로마토그램을 도 4에 나타내었다. 도 4에 도시된 HPLC 크로마토그램 중 상단은 TaQ8GTC0 단백질을 포함하는 글루타티온 포합활성 시험결과, 중간은 TaQ8GTC0 단백질을 포함하지 않는 글루타티온 포합활성 시험결과, 하단은 TaQ8GTC0 단백질과 글루타티온을 포함하지 않는 글루타티온 포합활성 시험결과를 각각 나타낸다. As an example, the HPLC chromatogram obtained when pyroxasulfone and glutathione were conjugated and pyroxasulfone was used as a VLCFAE inhibitory herbicide is shown in FIG. 4 . In the HPLC chromatogram shown in FIG. 4 , the upper part is the glutathione binding activity test result containing the TaQ8GTC0 protein, the middle part is the glutathione binding activity test result without the TaQ8GTC0 protein, and the bottom part is the glutathione binding activity test result that does not include the TaQ8GTC0 protein and glutathione. Each result is shown.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, TaQ8GTC0 단백질은 VLCFAE 저해형 제초제 중에서도 이속사졸린 골격을 갖는 피록사술폰 및 페녹사술폰에 대한 포합활성이 특이적으로 높은 것으로 밝혀졌다. 한편, 이속사졸린 골격 이외의 구조를 갖는 VLCFAE 저해형 제초제의 경우는, TaQ8GTC0 단백질에 의한 글루타티온 포합활성이 현저히 낮은 것으로 밝혀졌다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 피록사술폰을 기질로 사용한 반응액에서는 피록사술폰의 GS 포합체(M-15)의 피크가 확인되었다. 이것은 반응액에 첨가한 피록사술폰 전량 10nmol 중 4.81nmol 상당량이 GS 포합체가 된 것을 나타낸다. As shown in Table 1, the TaQ8GTC0 protein was found to have a specifically high conjugation activity against pyroxasulfone and phenoxasulfone having an isoxazoline backbone among VLCFAE inhibitory herbicides. On the other hand, in the case of a VLCFAE inhibitory herbicide having a structure other than the isoxazoline backbone, it was found that the glutathione-conjugation activity by the TaQ8GTC0 protein was significantly low. In addition, as shown in FIG. 4 , in the reaction solution using pyroxasulfone as a substrate, a peak of the GS conjugate of pyroxasulfone (M-15) was confirmed. This indicates that 4.81 nmol of the total amount of 10 nmol of pyroxasulfone added to the reaction solution became a GS conjugate.

본 실시예에서 카펜스트롤(cafenstrole)에 대한 포합활성은 이 제초제의 글루타티온 포합에 의해 유리되는 화합물을 정량하여 측정하였다. 또한, 8개의 제초제(메톨라클로, 알라클로, 플루페나셋, 메페나셋, 펜톨라자미드, 인다노판, 아닐로포스, 및 피페로포스)의 글루타티온 포합체의 피크가 불분명하였으므로, 이들 약제의 글루타티온 포합활성을 분석할 때 먼저 반응조건을 바꾸어(반응액에 첨가하는 효소량을 늘리거나 반응시간을 길게 한다), 글루타티온 포합체(GS 포합체)를 생성시켜 LC/MS로 피크를 동정하였다. In this Example, the conjugation activity for carpenstrole was measured by quantifying the compound released by glutathione conjugation of this herbicide. In addition, since the peaks of the glutathione conjugates of the eight herbicides (metolaclo, alaclo, flufenacet, mefenacet, pentolazamide, indanophane, anilophos, and piperophos) were unclear, When analyzing the glutathione-conjugation activity, first change the reaction conditions (increase the amount of enzyme added to the reaction solution or lengthen the reaction time), generate a glutathione conjugate (GS conjugate), and identify the peak by LC/MS.

본 실시예에서는 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 벼를 작제하고, 상기 형질전환 벼의 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 감수성을 시험하였다.In this example, transgenic rice into which the TaQ8GTC0 gene was introduced was constructed, and the sensitivity of the transgenic rice to VLCFAE inhibitory herbicides was tested.

<형질전환 벼의 작제> <Construction of transgenic rice>

본 실시예에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, TaQ8GTC0 유전자의 벼 형질전환용 벡터(R-5-TaQ8GTC0)를 작제하였다. In this example, as shown in FIG. 5 , a vector (R-5-TaQ8GTC0) for rice transformation of the TaQ8GTC0 gene was constructed.

구체적으로, 먼저 밀(농림 61호)의 경엽부로부터 제조한 RNA를 주형으로 역전사 반응으로 cDNA를 합성하였다. 수득한 cDNA를 주형으로 하고 TaQ8GTC0~M(서열번호 5), TaQ8GTC0~N(서열번호 6)의 프라이머 세트를 이용한 PCR 반응을 수행하여, 5' 말단에 SalI 인식부위, 3' 말단에 NotI 인식부위를 가지는 TaQ8GTC0 유전자의 유전자 단편을 수득하였다. Specifically, cDNA was synthesized by reverse transcription reaction using RNA prepared from the leaves of wheat (Nonglim No. 61) as a template. Using the obtained cDNA as a template, PCR reaction was performed using a primer set of TaQ8GTC0 to M (SEQ ID NO: 5) and TaQ8GTC0 to N (SEQ ID NO: 6), and a SalI recognition site at the 5' end and a NotI recognition site at the 3' end A gene fragment of the TaQ8GTC0 gene with

그런 다음, 수득한 TaQ8GTC0 유전자 단편을 SalI 및 NotI 처리한 후 TaQ8GTC0 유전자 단편을 인서트로 사용하고, 마찬가지로 SalI 및 NotI을 처리한 pENTR-1A (Thermo Fisher Scientific Inc.)를 벡터로 사용하였다. 이러한 인서트 및 벡터를 사용하여 결합반응을 수행하였다. 이렇게 작제된 엔트리 클론(pENTR1A-TaQ8GTC0)을 형질전환하여 대장균 JM109 주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입이 확인된 콜로니로부터 플라스미드를 제조하였다. 서열분석에 의해 SalI 및 NotI 절단부위 사이에 존재하는 TaQ8GTC0 유전자의 염기서열을 PCR에 의한 오류가 없는지 확인하였다. Then, the obtained TaQ8GTC0 gene fragment was treated with SalI and NotI, and then the TaQ8GTC0 gene fragment was used as an insert, and pENTR-1A (Thermo Fisher Scientific Inc.) treated similarly with SalI and NotI was used as a vector. A binding reaction was performed using these inserts and vectors. The thus constructed entry clone (pENTR1A-TaQ8GTC0) was transformed and introduced into Escherichia coli JM109 strain. Then, a plasmid was prepared from a colony in which introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR. By sequencing, the nucleotide sequence of the TaQ8GTC0 gene present between the SalI and NotI cleavage sites was checked for errors by PCR.

이어, 작제된 엔트리 클론(pENTR1A-TaQ8GTC0)(KLB-649)과 목적 벡터 (destination vector)인 PalSelect R-5(Inplanta Innovations Inc.)과 LR 반응을 실시하여 작제한 발현벡터(PalSelect R-5의 attB 서열 사이에 TaQ8GTC0 유전자를 삽입한 벼 형질전환용 벡터)를 형질전환에 의해 대장균 HST02주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입이 확인된 콜로니에서 플라스미드를 제조하여, 서열분석에 의해 attB 서열 사이에 삽입된 TaQ8GTC0 유전자의 염기서열이 올바른지 확인하였다(KLB-650). Next, the constructed entry clone (pENTR1A-TaQ8GTC0) (KLB-649) and the target vector (destination vector), PalSelect R-5 (Inplanta Innovations Inc.), were subjected to LR reaction and the constructed expression vector (PalSelect R-5 A vector for rice transformation in which the TaQ8GTC0 gene was inserted between the attB sequences) was introduced into E. coli HST02 strain by transformation. Then, a plasmid was prepared from a colony in which the introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR, and the nucleotide sequence of the TaQ8GTC0 gene inserted between the attB sequences was confirmed by sequencing analysis (KLB-650).

<형질전환에 의한 TaQ8GTC0 유전자의 벼에 도입> <Introduction of TaQ8GTC0 gene into rice by transformation>

작제한 벼의 형질전환용 벡터 KLB-650(PalSelect R-5-TaQ8GTC0)을 전기천공법 (electroporation)으로 아그로박테리움(EHA105)에 도입하였다(KLB-654). 이어, 아그로박테리움법(S. Toki Plant Mol. Biol. Rep. 15 16-21(1997))에 의해 TaQ8GTC0 유전자를 벼의 배양세포에 도입한 후, 비스피리백 나트륨염(BS)으로 선발하였다. The constructed rice transformation vector KLB-650 (PalSelect R-5-TaQ8GTC0) was introduced into Agrobacterium (EHA105) by electroporation (KLB-654). Then, the TaQ8GTC0 gene was introduced into the cultured cells of rice by the Agrobacterium method (S. Toki Plant Mol. Biol. Rep. 15 16-21 (1997)), and then selected with bispiribac sodium salt (BS). .

TaQ8GTC0 유전자를 형질전환하여 벼에 도입하고 1개월간 0.25μM의 비스피리백 나트륨염(BS)으로 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 벼의 배양세포를 선발한 결과, 선발배지에서 형질전환 벼의 배양세포가 KLB-279(TaQ8GTC0 유전자 대신 GFP 유전자가 도입된 양성 대조구)에서와 마찬가지로 확인되었다(도 6). 이러한 형질전환 벼의 배양세포를 약제 무첨가 재분화 배지에 이식한 후, 수득한 식물체에 대해서 순차적으로 격리 온실에서 재배하였다. 격리 온실에서의 재배 개시로부터 평균 2개월에 모든 식물체에서 출수(ear emergence)가 확인되어, 이러한 식물체로부터 후대 종자(T1)를 채종하였다.The TaQ8GTC0 gene was transformed into rice and cultured cells introduced with the TaQ8GTC0 gene were selected with 0.25 μM bispyrivac sodium salt (BS) for 1 month. 279 (positive control in which the GFP gene was introduced instead of the TaQ8GTC0 gene) was confirmed as in (FIG. 6). After transplanting the cultured cells of this transgenic rice into a drug-free redifferentiation medium, the obtained plants were sequentially cultivated in an isolation greenhouse. Ear emergence was confirmed in all plants on average 2 months from the start of cultivation in the quarantine greenhouse, and progeny seeds (T1) were harvested from these plants.

<TaQ8GTC0 유전자 도입 벼의 피록사술폰 내성> <TaQ8GTC0 transgenic rice pyroxasulfone resistance>

18 계통의 벼 식물체에 대하여 겔란 검(gellan gum)을 배지로 하는 발아 생육저해 시험으로 피록사술폰에 대한 내성을 조사하였다. For 18 lineages of rice plants, resistance to pyroxasulfone was investigated in a germination inhibition test using gellan gum as a medium.

호그랜드 믹스(Hoagland's mix)와 3g의 겔란 검을 1L의 증류수에 현탁시킨 후, 전자레인지에서 따뜻하게 충분히 용해시켰다. 그것의 15ml를 식기 전에 관형 병(tubular bottle)에 주입하였다(플레이트에는 30ml를 주입). 젤란 검 배지를 관형 병 또는 플레이트에 주입과 동시에 약제를 가하여 잘 혼합하였다. 벼의 겨(rice hull)를 50배 희석한 차아염소산나트륨 용액(antiformin, Wako)에 20분 정도 담근 후 잘 세척하였다. 멸균처리한 종자를 증류수에 담가 27℃에서 최아(germination)할 때까지 방치하였다(약 2일). 최아된 종자를 새싹을 위로 향하게 하여 0.25μM BS를 포함하는 겔란 검 배지(플레이트)에 가볍게 이식하였다. 이들과 증류수를 넣은 비이커를 함께 투명한 케이스에 넣고, 랩으로 뚜껑을 덮어 27℃, 형광등 조명 하(명기 14시간, 암기 10시간)에서 2일간 생육시켰다. 그런 다음, 근부 신장(root elongation)을 지표로 BS 내성을 가지는 것으로 판단된 벼의 종자를 피록사술폰(최종 농도 10-8, 10-7, 10-6, 10-5M)을 함유하는 겔란 검 배지(관형 병)에 이식하였다. 이어, 이들과 증류수를 넣은 비이커를 함께 투명한 케이스에 넣고 랩으로 뚜껑을 덮고, 27℃, 형광등 조명 하(명기 14시간, 암기 10시간)에서 4~5일간 생육시킨 후 초장(plant height)을 측정하였다. 약제의 저해는 초장을 지표로 약제 무첨가구에 대한 생육저해율을 산출하고, 50% 생육저해 농도(IC50 값)는 프로빗(Probit) 법에 의해 측정하였다. Hoagland's mix and 3 g of gellan gum were suspended in 1 L of distilled water, and then sufficiently dissolved in a microwave oven warmly. 15 ml of it was injected into a tubular bottle before cooling (30 ml injected into the plate). The gellan gum medium was injected into a tubular bottle or plate, and the drug was added and mixed well. Rice hull was immersed in a 50-fold diluted sodium hypochlorite solution (antiformin, Wako) for about 20 minutes and then washed well. Sterilized seeds were soaked in distilled water and left at 27°C until germination (about 2 days). The germinated seeds were lightly transplanted into the gellan gum medium (plate) containing 0.25 μM BS with the sprout facing up. These and a beaker containing distilled water were put together in a transparent case, covered with a wrapper, and grown for 2 days at 27° C. under fluorescent lighting (light 14 hours, dark 10 hours). Then, a gellan containing pyroxasulfone (final concentration 10 -8 , 10 -7 , 10 -6 , 10 -5 M) of rice seeds judged to have BS resistance based on root elongation as an index Transplanted into gum medium (tubular bottle). Then, put them together in a beaker with distilled water in a transparent case, cover the lid with a wrap, and grow at 27°C under fluorescent lighting (light 14 hours, dark 10 hours) for 4 to 5 days, and then measure the plant height. did Inhibition of the drug was calculated by using the plant height as an index to calculate the growth inhibition rate for the group without the drug, and the 50% growth inhibition concentration (IC 50 value) was measured by the Probit method.

상술한 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼의 피록사술폰에 대한 내성시험의 결과를 이하의 표 2에 나타내었다. Table 2 below shows the results of the above-described TaQ8GTC0 transgenic rice tolerance test against pyroxasulfone.

계통system IC50(nM)IC 50 (nM) 피록사술폰 내성1) Pyroxasulfone resistance 1) WildWild 3939 -- #1-3#1-3 11391139 2929 #1-4#1-4 13061306 3333 #1-7#1-7 969969 2525 #1-10#1-10 510510 1313 #2-6#2-6 968968 2525 #2-9#2-9 10911091 2828 #3-4#3-4 17201720 4444 #3-9#3-9 10071007 2626 #3-12#3-12 6767 22 #3-13#3-13 1375113751 353353 #4-1#4-1 496496 1313 #4-3#4-3 43154315 111111 #4-7#4-7 71467146 183183 #4-10#4-10 21182118 5454 #4-13#4-13 38523852 9999 #4-14#4-14 4545 1One #5-1#5-1 968968 2525 #5-11#5-11 983983 2525

표 2에서 1)은 IC50(형질전환 벼)/IC50(야생형 벼)의 값이다. 1) in Table 2 is the value of IC 50 (transgenic rice)/IC 50 (wild type rice).

표 2에 나타낸 바와 같이, 시험에 사용한 18계통 중 16계통이 야생형에 비해 피록사술폰에 대해 10배 이상의 내성을 보였으며, 가장 강한 계통(#3-13)에서는 약 350배의 내성이 확인되었다. As shown in Table 2, 16 strains out of 18 strains used in the test showed more than 10-fold resistance to pyroxasulfone compared to the wild-type, and the strongest strain (#3-13) showed about 350-fold resistance. .

<야생형 벼의 생육을 저해하는 VLCFAE 저해형 제초제의 최소농도의 결정> <Determination of the minimum concentration of VLCFAE inhibitory herbicide that inhibits the growth of wild-type rice>

TaQ8GTC0 유전자 도입 벼의 약제내성 여부는 야생형 벼와 감수성 차이를 지표로 판단하기 때문에, 글루타티온 포합활성 시험 대상 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 야생형 벼(Nipponbare)의 감수성 시험을 다음과 같이 실시하였다. Since the drug tolerance of the TaQ8GTC0 transgenic rice is judged by the difference in sensitivity from wild-type rice as an indicator, the sensitivity test of wild-type rice (Nipponbare) to the VLCFAE inhibitory herbicide subject to the glutathione conjugation activity test was performed as follows.

겔란 검을 배지로 하여 발아 생육억제 시험을 실시하였다. 호그랜드 믹스 3g의 겔란 검을 1L의 증류수에 현탁시킨 후, 전자레인지로 가열하여 충분히 용해시켰다. 그중 15ml를 식기 전에 관형 병에 주입하였다. 약제(아세톤 용액)를 관형 병에 주입시에는 동시에 첨가하여 잘 혼합하였다(최종 아세톤 농도는 0.1%). 벼의 겨를 50배 희석한 차아염소산나트륨 용액(antiformin, Wako)에 20분 정도 담근 후 잘 세척하였다. 멸균처리한 종자를 증류수에 담가 27℃의 온도조건으로 최아 때까지 방치하였다(약 2일). 최아된 종자를 새싹 쪽을 위로하여 약제 함유 겔란 검 배지(관형 병)에 이식하였다. 이어, 이들과 증류수를 넣은 비이커를 함께 투명한 케이스에 넣고 랩으로 뚜껑을 덮어 27℃, 형광등 조명 하(명기 14시간, 암기 10시간)에서 1주일 생육시킨 후 식물체를 샘플링하여 초장을 측정하였다. 약제의 저해는 초장을 지표로 약제 무첨가구에 대한 생육저해율을 산출하고, 50% 생육저해 농도(IC50 값)는 프로빗(Probit) 법에 의해 측정하였다. A germination inhibition test was performed using gellan gum as a medium. 3 g of Hogrand Mix gellan gum was suspended in 1 L of distilled water, and then heated in a microwave to fully dissolve. Of this, 15 ml was injected into a tubular bottle before cooling. When the drug (acetone solution) was injected into the tubular bottle, it was added at the same time and mixed well (final acetone concentration was 0.1%). Rice bran was immersed in a 50-fold diluted sodium hypochlorite solution (antiformin, Wako) for about 20 minutes and then washed well. The sterilized seeds were soaked in distilled water and left at a temperature of 27°C until germination (about 2 days). The germinated seeds were transplanted into the drug-containing gellan gum medium (tubular bottle) with the sprout side up. Then, these and a beaker containing distilled water were put together in a transparent case, covered with a lid, and grown at 27° C. under fluorescent lighting (light 14 hours, dark 10 hours) for 1 week, and then the plants were sampled and the plant height was measured. Inhibition of the drug was calculated by using the plant height as an index to calculate the growth inhibition rate for the group without the drug, and the 50% growth inhibition concentration (IC 50 value) was measured by the Probit method.

글루타티온 포합활성을 시험한 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 야생형 벼(Nipponbare)의 감수성을 시험하였다. 시험결과로부터 밝혀진 각 약제의 야생형 벼의 생육에 대한 IC50 값 및 생육을 저해하는 최소농도를 이하의 표 3에 나타내었다. The sensitivity of wild-type rice (Nipponbare) to the VLCFAE inhibitory herbicide tested for glutathione-conjugation activity was tested. The IC 50 values for the growth of wild-type rice and the minimum concentration inhibiting the growth of each drug revealed from the test results are shown in Table 3 below.

약 제drug IC50 (nM)IC 50 (nM) 저해 최소농도 (mM)Minimum inhibitory concentration (mM) PyroxasulfonePyroxasulfone 4848 0.0750.075 FenoxasulfoneFenoxasulfone 5454 0.050.05 FlufenacetFlufenacet 4242 0.0750.075 MefenacetMefenacet 388388 0.750.75 AlachlorAlachlor 332332 0.50.5 MetolachlorMetolachlor 636636 0.750.75 AnilofosAnilofos 377377 0.50.5 PiperophosPiperophos 13111311 2.52.5 FentrazamideFentrazamide 4646 0.50.5 IndanofanIndanofan 6161 0.250.25 CafenstroleCafenstrole 131131 0.750.75

<TaQ8GTC0 유전자 도입 벼의 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 내성시험><TaQ8GTC0 transgenic rice tolerance test to VLCFAE inhibitory herbicides>

TaQ8GTC0 유전자 도입 벼의 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 내성시험을 상술한 피록사술폰 내성시험과 동일한 방법으로 실시하였다. 본 시험예에서는 표 4에 나타낸 바와 같이, 야생형 벼(Nipponbare)의 생육을 완전히 저해하는 최소농도(x1), 최소농도의 4배 농도(x4), 최소농도의 16배 농도(x16)의 총 3개의 농도에서 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 내성시험을 실시하였다. The tolerance test to the VLCFAE inhibitory herbicide of the TaQ8GTC0 transgenic rice was conducted in the same manner as the pyroxasulfone tolerance test described above. In this test example, as shown in Table 4, a total of 3 of the minimum concentration that completely inhibits the growth of wild-type rice (Nipponbare) (x1), the concentration 4 times the minimum concentration (x4), and the concentration 16 times the minimum concentration (x16) A tolerance test to VLCFAE inhibitory herbicides was conducted at dog concentrations.

약 제drug 시험 농도 (mM)Test Concentration (mM) x 1a) x 1 a) x 4b) x 4 b) x 16c) x 16 c) PyroxasulfonePyroxasulfone 0.0750.075 0.300.30 1.21.2 FenoxasulfoneFenoxasulfone 0.050.05 0.200.20 0.80.8 FlufenacetFlufenacet 0.0750.075 0.300.30 1.21.2 MefenacetMefenacet 0.750.75 3.03.0 1212 AlachlorAlachlor 0.50.5 2.02.0 8.08.0 MetolachlorMetolachlor 0.750.75 3.03.0 1212 AnilofosAnilofos 0.50.5 2.02.0 8.08.0 PiperophosPiperophos 2.52.5 1010 4040 FentrazamideFentrazamide 0.50.5 2.02.0 8.08.0 IndanofanIndanofan 0.250.25 1.01.0 4.04.0 CafenstroleCafenstrole 0.750.75 3.03.0 1212

표 4에서, a)는 야생형 벼(Nipponbare)의 생육을 저해하는 최소농도를 나타내고, b)는 a)의 4배 농도를 나타내며, c)는 a)의 16배 농도를 나타낸다. In Table 4, a) shows the minimum concentration inhibiting the growth of wild-type rice (Nipponbare), b) shows the 4-fold concentration of a), and c) shows the 16-fold concentration of a).

본 시험예에서는 야생형 벼를 비교 대조구로하여, 피록사술폰에 강한 내성을 나타낸 #3-13 계통 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼를 사용하였다. 결과를 도 7a~도 7f에 나타내었다. 또한, 도 7a~도 7f에서는 좌에서 우로 가면서, 약제 농도 0μM, 표 4의 최소농도(x1), 표 4의 최소농도의 4배 농도(x4), 표 4의 최소농도 16배 농도(x16)를 나타낸다. In this test example, using wild-type rice as a comparative control, the #3-13 line TaQ8GTC0 transgenic rice showing strong resistance to pyroxasulfone was used. The results are shown in Figures 7a to 7f. In addition, in FIGS. 7a to 7f, going from left to right, the drug concentration 0 μM, the minimum concentration of Table 4 (x1), the 4-fold concentration of the minimum concentration of Table 4 (x4), the minimum concentration of 16 times the concentration of Table 4 (x16) indicates

피록사술폰 및 페녹사술폰 처리구에서는, 시험의 최고농도(최소농도의 16배 농도)에서도 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼의 생육에 영향은 보이지 않으면서 강한 내성을 나타낸 것에 반하여(도 7a), 6개의 약제(플루페나셋, 아닐로포스, 피페로포스, 카펜스트롤, 인다노팬, 휀트라자미드)의 처리구에서는, 최소농도에서도 생육이 저해되고 있으며, 이러한 약제에 대해서 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼는 내성을 보이지 않았다(도 7b~도 7d). 또한, 3개의 약제(메톨라클로, 알라클로, 메페나셋)에 대해서는 최소농도에서는 생육에 영향을 미치지 않으나 최소농도의 4배 농도(x4)에서는 생육이 저해되는 것으로부터, 이 세가지 약제에 대한 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼의 내성은 실용적 수준에 도달하지 않은 매우 약한 것으로 판단되었다(도 7e 및 도 7f).In the group treated with pyroxasulfone and phenoxasulfone, even at the highest concentration of the test (16 times the minimum concentration), the TaQ8GTC0 gene transduced rice showed strong resistance without showing an effect (Fig. 7a), whereas the six drugs ( In the treatment groups of flufenacet, anilophos, piperophos, carpenstrol, indanofan, and fantrazamide), growth was inhibited even at the minimum concentration, and the TaQ8GTC0 transgenic rice showed no resistance to these drugs. (FIG. 7B-FIG. 7D). In addition, for the three drugs (metolaclo, alaclo, mefenacet), growth was not affected at the minimum concentration, but growth was inhibited at a concentration four times the minimum concentration (x4). The tolerance of the TaQ8GTC0 transgenic rice was judged to be very weak, which did not reach a practical level ( FIGS. 7e and 7f ).

또한, 데이터는 제시하지 않았지만, 피록사술폰에 대하여 #3-13 계통과 대등하게 강한 내성을 나타낸 #4-7 계통의 각종 약제에 대한 감수성 강도는 #3-13과 동일하였다. In addition, although data are not presented, the sensitivity intensity to various drugs of the #4-7 line, which showed a strong resistance on par with the #3-13 line, to pyroxasulfone was the same as that of #3-13.

상술한 바와 같이, TaQ8GTC0 유전자 도입 벼는 VLCFAE 저해형 제초제 중 이속사졸린계 제초제에 특이적으로 내성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 형질전환 벼의 약제내성은 TaQ8GTC0 단백질의 글루타티온 포합활성과 대체로 상관관계가 있었다. As described above, it was found that the TaQ8GTC0 transgenic rice exhibited specific resistance to isoxazoline-based herbicides among VLCFAE inhibitory herbicides. In addition, the drug resistance of the present transgenic rice was largely correlated with the glutathione-conjugation activity of the TaQ8GTC0 protein.

본 실시예에서는 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 애기장대를 작제하고, 상기 형질전환 애기장대에 있어서의 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 감수성을 시험하였다. In this example, transgenic Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene was constructed, and the transgenic Arabidopsis thaliana was tested for sensitivity to VLCFAE inhibitory herbicides.

<형질전환 애기장대의 작제> <Construction of transgenic Arabidopsis>

먼저, 도 8에 나타낸 바와 같이, TaQ8GTC0 유전자를 갖는 애기장대 형질전환용 벡터(A-3-TaQ8GTC0)를 작제하였다. 구체적으로, pENTR1A(Thermo Fisher Scientific Inc.)의 attL1과 attL2 사이에 TaQ8GTC0 유전자(ORF)를 삽입한 엔트리 클론(pENTR1A-TaQ8GTC0, KLB-649)과 목적 벡터(destination vector)인 PalSelect A-3(Inplanta Innovations Inc.)과 LR 반응에 의해 애기장대 형질전환용 벡터를 작제하였다. 이 애기장대 형질전환용 벡터는 PalSelect A-3의 attB 서열 사이에 TaQ8GTC0 유전자를 삽입한 것이다. 이어, 작제된 애기장대 형질전환용 벡터를 형질전환에 의해 대장균 HST02주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하여, 서열분석에 의해 attB 서열 사이에 삽입한 TaQ8GTC0 유전자의 염기서열이 올바른지 확인하였다(KLB-707). First, as shown in FIG. 8, an Arabidopsis transformation vector (A-3-TaQ8GTC0) having a TaQ8GTC0 gene was constructed. Specifically, the entry clone (pENTR1A-TaQ8GTC0, KLB-649) in which the TaQ8GTC0 gene (ORF) was inserted between attL1 and attL2 of pENTR1A (Thermo Fisher Scientific Inc.) and PalSelect A-3 (Inplanta), a destination vector Innovations Inc.) and LR reaction to construct a vector for transformation of Arabidopsis thaliana. This vector for transformation of Arabidopsis is obtained by inserting the TaQ8GTC0 gene between the attB sequence of PalSelect A-3. Next, the constructed Arabidopsis transformation vector was introduced into E. coli HST02 strain by transformation. Then, a plasmid was prepared from the colony in which the introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR, and it was confirmed by sequencing that the nucleotide sequence of the TaQ8GTC0 gene inserted between the attB sequences was correct (KLB-707).

<형질전환에 의한 TaQ8GTC0 유전자의 애기장대에 도입> <Introduction of TaQ8GTC0 gene into Arabidopsis by transformation>

상술한 바와 같이 작제한 애기장대 형질전환용 벡터(PalSelect A-3-TaQ8GTC0)를 전기천공법으로 아그로박테리움(EHA105)에 도입하였다(KLB-718). 이어, 플로랄 딥(Floral dip) 법(S.J. Clough 등, Plant J. 16 735-743(1998))에 의해 TaQ8GTC0 유전자를 애기장대에 도입한 후, 비스피리백 나트륨염(BS)으로 선발하였다. The Arabidopsis transformation vector (PalSelect A-3-TaQ8GTC0) constructed as described above was introduced into Agrobacterium (EHA105) by electroporation (KLB-718). Next, the TaQ8GTC0 gene was introduced into Arabidopsis thaliana by the floral dip method (S.J. Clough et al., Plant J. 16 735-743 (1998)), and then selected with bispyrivac sodium salt (BS).

<형질전환 애기장대의 유전자 확인> <Identification of transgenic Arabidopsis genes>

상술한 바와 같이 수득한 형질전환 애기장대 식물체에서 Ampdirect Plus 샘플 용액(Shimadzu)[20mM Tris-HCl(pH 8.0), 5mM EDTA, 400mM NaCl, 0.3% SDS, 200μg/ml Proteinase K]를 이용하여 간단한 방법으로 게놈 DNA를 추출하였다. 이를 주형으로 KAPA 3G DNA 중합효소(KAPA BIOSYSTEMS)를 이용하여, 이하의 조건으로 PCR에 의해 유전자의 도입을 확인하였다. A simple method using Ampdirect Plus sample solution (Shimadzu) [20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 5 mM EDTA, 400 mM NaCl, 0.3% SDS, 200 μg/ml Proteinase K] in the transgenic Arabidopsis plant obtained as described above genomic DNA was extracted. Using this as a template, KAPA 3G DNA polymerase (KAPA BIOSYSTEMS), the introduction of the gene was confirmed by PCR under the following conditions.

PCR은 총 50㎕의 반응액(0.4㎕ 주형, 0.3㎕ 50μM 센스 프라이머 (Sequence(TaQ8GTC0)-2: 서열번호 7), 0.3㎕ 50μM 안티센스 프라이머(NOSter-13: 서열번호 8), 25㎕ KAPA Plant PCR 완충용액, 0.4㎕ KAPA 3G DNA 중합효소, 23.6㎕ 멸균수)로 행하였다. PCR은 초기 변형: 95℃에서 20초, 변형: 95℃에서 20초, 연결: 58℃에서 15초, 연장: 72℃에서 30초(40사이클), 최종 연장: 72℃에서 4분으로 행하였다. PCR was performed in a total of 50 μl of reaction solution (0.4 μl template, 0.3 μl 50 μM sense primer (Sequence(TaQ8GTC0)-2: SEQ ID NO: 7), 0.3 μl 50 μM antisense primer (NOSter-13: SEQ ID NO: 8), 25 μl KAPA Plant) PCR buffer, 0.4 μl KAPA 3G DNA polymerase, 23.6 μl sterile water). PCR was performed with initial transformation: 20 s at 95 °C, transformation: 20 s at 95 °C, ligation: 15 s at 58 °C, extension: 30 s at 72 °C (40 cycles), final extension: 4 min at 72 °C .

이어, 애기장대 형질전환용 벡터(PalSelect A-3-TaQ8GTC0)를 도입한 아그로박테리움(KLB-718)을 이용하여, 형질전환에 의하여 애기장대에 TaQ8GTC0 유전자를 도입하였다. 그런 다음, 형질전환한 애기장대 식물체에서 채취한 종자(총 약 50,000 개)를 0.1μM BS를 포함하는 선발배지에 파종하여 선발 마커(W574L/S653I 돌연변이 애기장대 ALS)의 유무를 지표로 형질전환체를 선발하였다. 그 결과, 총 30개체가 생육하고 있음을 확인하였다(도 9). 도 9에 나타낸 사진은 파종 후 14일 후 모습을 나타내고, 선발배지에서 생육시킨 총 30개체의 형질전환체 중 3개체를 나타낸다. 또한, 이들 중 10개체를 선택하고, 이들 잎에서 간이추출한 게놈 DNA를 주형으로 PCR 반응을 실시한 결과, 목적으로 하는 밀 GST 유전자의 도입이 확인되었다(도 10). 도 10에서, 레인 1~10은 선발배지에서 생육시킨 전체 30개체에서 10개체를 선택하고, 각 개체에서 간이추출한 게놈 DNA를 주형으로 한 PCR 결과를 보여준다. 상술한 Sequence(TaQ8GTC0)-2와 Noster-13의 프라이머 세트를 이용하여, PCR로 영역 A를 (563bp) 증폭시켰다. 도 10의 전기영동 사진에서, 왼쪽 레인은 100bp DNA 래더(ladder)이다. Next, the TaQ8GTC0 gene was introduced into Arabidopsis by transformation using Agrobacterium (KLB-718) introduced with an Arabidopsis transformation vector (PalSelect A-3-TaQ8GTC0). Then, the seeds (approximately 50,000 in total) collected from the transformed Arabidopsis plants were sown in a selection medium containing 0.1 μM BS, and the presence or absence of a selection marker (W574L/S653I mutant Arabidopsis ALS) was used as an indicator to transform transformants. was selected. As a result, it was confirmed that a total of 30 individuals were growing (FIG. 9). The photograph shown in FIG. 9 shows the appearance 14 days after sowing, and shows 3 out of a total of 30 transformants grown in the selection medium. In addition, as a result of selecting 10 of them and performing PCR reaction using genomic DNA simply extracted from these leaves as a template, introduction of the target wheat GST gene was confirmed (FIG. 10). In FIG. 10, lanes 1 to 10 show PCR results using genomic DNA extracted from each individual as a template by selecting 10 individuals from a total of 30 individuals grown in the selection medium. Region A (563bp) was amplified by PCR using the primer sets of Sequence(TaQ8GTC0)-2 and Noster-13 described above. In the electrophoresis picture of FIG. 10 , the left lane is a 100 bp DNA ladder.

<TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 피록사술폰 내성시험><TaQ8GTC0 gene-introduced Arabidopsis pyroxasulfone tolerance test>

TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 피록사술폰 내성을 알아보기 위하여, 다음과 같이 배지를 제조하였다: 먼저, 무라시게-스쿡(Murashige-Skoog, MS) 배지(1봉지), 티아민 하이드로클로라이드(3mg), 니코틴산(5mg), 피리독신 하이드로클로라이드(0.5mg), 수크로스(10g)을 1L 비이커에 가한 다음, pH를 5.7로 조정하고 부피를 1L로 맞춘 후 8g(0.8%)의 아가를 가하였다. 이것을 고압살균한 다음, 실온까지 냉각시키고 피록사술폰(아세톤 용액)을 가하였다. 이의 30ml 분획을 2번 각 플레이트(No. 2 square plate)에 분주하고, 소정 농도의 피록사술폰이 포함된 MS 배지를 준비하였다. In order to examine the resistance to pyroxasulfone of Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene, a medium was prepared as follows: First, Murashige-Skoog (MS) medium (1 bag), thiamine hydrochloride (3 mg) , nicotinic acid (5 mg), pyridoxine hydrochloride (0.5 mg), and sucrose (10 g) were added to a 1 L beaker, then the pH was adjusted to 5.7, the volume was adjusted to 1 L, and 8 g (0.8%) of agar was added. This was autoclaved, cooled to room temperature, and pyroxasulfone (acetone solution) was added thereto. A 30ml fraction thereof was dispensed twice on each plate (No. 2 square plate), and MS medium containing pyroxasulfone of a predetermined concentration was prepared.

이러한 배지를 이용하여 형질전환 애기장대의 피록사술폰 감수성 시험을 다음과 같이 실시하였다: 필요량의 애기장대의 건조 종자를 70% 에탄올 중에 2분, 차아 염소산(0.02% Triton-X-100) 중에서 15분 교반하고, 멸균수로 10회 세척하였다. 이어, 종자를 고압살균한 0.1% 한천 용액 1ml에 현탁시키고, 이 용액을 잘 혼합하여 균일하게 만든 다음, 배지 표면에 1개씩 총 30개를 치상(置床)하였다. 서지컬 테이프로 밀봉하여 4℃에서 2일간 방치한 후 22℃로 옮겨 발아시켰다. Using this medium, the pyroxasulfone sensitivity test of transgenic Arabidopsis thaliana was performed as follows: dry seeds of Arabidopsis thaliana in the required amount for 2 minutes in 70% ethanol, 15 in hypochlorous acid (0.02% Triton-X-100) It was stirred for minutes and washed 10 times with sterile water. Then, the seeds were suspended in 1 ml of an autoclaved 0.1% agar solution, and the solution was mixed well to make it uniform, and then a total of 30 seeds were dented on the surface of the medium one by one. It was sealed with a surgical tape, left at 4°C for 2 days, and then transferred to 22°C to germinate.

야생형 애기장대(Columbia-0)에 대한 시험결과를 도 11에 나타내었으며, TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대에 대한 시험결과를 도 12에 나타내었다. 또한, 도 11 및 도 12에 나타낸 사진은 22℃에서 14일간 생육시킨 후 촬영한 사진이다. The test results for wild-type Arabidopsis thaliana (Columbia-0) are shown in FIG. 11, and the test results for Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene are shown in FIG. In addition, the photos shown in FIGS. 11 and 12 are photos taken after growing at 22° C. for 14 days.

도 11에서 보듯이, 야생형 애기장대는 피록사술폰 농도가 100nM에서 생육이 다소 억제되고, 1μM 이상에서는 거의 완전히 억제되었다. 이에 대해, 도 12에서 보듯이, TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대는 피록사술폰 농도가 1μM에서 약제 무첨가구(control)와 동일하게 생육하고 있을 뿐만 아니라, 10μM에서도 1μM에 비해 다소 생육억제는 인정되지만 충분히 생육하고 피록사술폰에 대해 강한 내성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 본 시험예에서는 시험한 7 계통의 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대가 야생형(Columbia-0)에 비해 적어도 10배 피록사술폰 내성을 나타내었다. 또한, 도 12는 특히 강한 내성을 나타내는 형질전환 애기장대(KLB-718 1-1-5)의 결과를 보여준다. 이러한 결과로부터, 밀의 GST(TaQ8GTC0)는 애기장대에서 기능을 하고, 피록사술폰에 내성을 부여하는 것으로 밝혀졌다. As shown in FIG. 11, wild-type Arabidopsis thaliana was somewhat inhibited at the concentration of pyroxasulfone at 100 nM, and almost completely inhibited at 1 μM or higher. In contrast, as shown in FIG. 12, Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene not only grows at the pyroxasulfone concentration of 1 μM in the same way as in the control without the drug, but also has some growth inhibition at 10 μM compared to 1 μM, but It was found that it was sufficiently grown and exhibited strong resistance to pyroxasulfone. In this test example, Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene of the tested 7 strains exhibited at least 10-fold resistance to pyroxasulfone compared to the wild type (Columbia-0). In addition, Figure 12 shows the results of transgenic Arabidopsis thaliana (KLB-718 1-1-5), which exhibits particularly strong resistance. From these results, it was found that wheat GST (TaQ8GTC0) functions in Arabidopsis and confers resistance to pyroxasulfone.

<애기장대 식물체의 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 감수성 시험> <Sensibility test of Arabidopsis plants to VLCFAE inhibitory herbicides>

본 시험예에서는 야생형 애기장대의 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 감수성 시험을 상술한 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 피록사술폰 내성시험과 동일한 방법으로 행하였다. In this test example, the sensitivity test of wild-type Arabidopsis thaliana to VLCFAE inhibitory herbicides was performed in the same manner as the pyroxasulfone tolerance test of Arabidopsis thaliana into which the TaQ8GTC0 gene was introduced.

우선, 야생형 애기장대의 생육이 강하게 저해되는 VLCFAE 저해형 제초제 농도를 결정한 결과를 표 5에 나타내었다. First, Table 5 shows the results of determining the concentration of the VLCFAE inhibitory herbicide that strongly inhibits the growth of wild-type Arabidopsis.

약 제drug 시험 농도 (mM)Test Concentration (mM) PyroxasulfonePyroxasulfone 1One FenoxasulfoneFenoxasulfone 1One FlufenacetFlufenacet 1One MefenacetMefenacet 100100 AlachlorAlachlor 100100 MetolachlorMetolachlor 100100 AnilofosAnilofos 1010 PiperophosPiperophos 100100 FentrazamideFentrazamide 1010 IndanofanIndanofan 100100 CafenstroleCafenstrole 1One

이어, 이러한 시험 농도를 채용하여 VLCFAE 저해형 제초제에 대한 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 약제 감수성을 조사하고, 그 결과를 도 13 및 도 14에 나타내었다. 도 13 및 도 14에 나타낸 사진은 22℃의 온도조건에서 14일간 생육시킨 후 촬영한 사진이다. 도 13 및 도 14에서 보듯이, TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대(가장 내성이 강한 KLB-718 1-1-5을 시험)에서는 이속사졸린계의 피록사술폰 (pyroxasulfone) 및 페녹사술폰(fenoxasulfone)에 대해 강한 내성을 나타내었다(도 13). 한편, 다른 9 종류의 약제에 대해서는 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 생육이 야생형과 마찬가지로 강력하게 저해되고 있었다(도 13 및 도 14). Next, the drug sensitivity of Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene to VLCFAE inhibitory herbicides was investigated by employing these test concentrations, and the results are shown in FIGS. 13 and 14 . The pictures shown in FIGS. 13 and 14 are pictures taken after being grown for 14 days at a temperature of 22°C. 13 and 14, in Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene (test KLB-718 1-1-5, which has the strongest resistance), isoxazoline-based pyroxasulfone and fenoxasulfone ) showed strong resistance to (FIG. 13). On the other hand, for the other 9 types of drugs, the growth of Arabidopsis thaliana into which the TaQ8GTC0 gene was introduced was strongly inhibited as in the wild type ( FIGS. 13 and 14 ).

이상의 결과로부터 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대는 이속사졸린계 제초제에 특이적인 내성을 나타내는 것이 밝혀졌다. 또한, TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 약제내성은 TaQ8GTC0 단백질의 약제에 대한 글루타티온 포합활성과 대체로 상관관계가 있었다. From the above results, Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene was found to exhibit specific resistance to isoxazoline-based herbicides. In addition, drug resistance of Arabidopsis thaliana introduced with TaQ8GTC0 gene was largely correlated with glutathione-conjugation activity of TaQ8GTC0 protein.

본 실시예에서는 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 벼의 고온 스트레스에 대한 내성을 시험하였다. In this example, the resistance to high temperature stress of transgenic rice introduced with the TaQ8GTC0 gene was tested.

우선, TaQ8GTC0 유전자가 도입된 벼의 피록사술폰 내성시험과 동일한 방법으로, 겔란 검 배지(플레이트)의 뿌리 부분의 신장으로 BS 내성을 가지고 있는 것으로판단된 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼 종자를 플라스틱 컵에 이식하였다(야생형 벼는 BS 무첨가 겔란 검 배지에서 생육된 개체를 플라스틱 컵에 이식하였다). 격리 온실에서 1주간 생육시킨 후 고온처리(50℃, 2시간 30분)하고, 격리 온실에서 1주간 생육시킨 후, 벼의 초장(plant height)과 근중(root weight)을 측정하였다. 또한, 본 실시예에서는 실시예 2에서 작제한 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼 중 #4-7 및 #3-13을 사용하였다. First, in the same manner as the pyroxasulfone tolerance test of rice in which the TaQ8GTC0 gene was introduced, the TaQ8GTC0 gene introduced rice seeds judged to have BS resistance by elongation of the root part of the gellan gum medium (plate) were transplanted into a plastic cup. (For wild-type rice, individuals grown in BS-free gellan gum medium were transplanted into plastic cups). After being grown for 1 week in an isolation greenhouse, high-temperature treatment (50° C., 2 hours 30 minutes), and grown for 1 week in an isolation greenhouse, the plant height and root weight of the rice were measured. In addition, in this Example, #4-7 and #3-13 of the TaQ8GTC0 transgenic rice prepared in Example 2 were used.

총 3회의 시험에서 비슷한 결과를 얻을 수 있었기 때문에, 그 중 1회 시험결과를 도 15에 나타내었다. 시험결과 초장과 근중 모두 야생형 벼에 비해 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼 쪽이 고온처리에 의해 받는 영향은 작고, 작제한 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼는 고온 스트레스 내성을 가지고 있음이 밝혀졌다. Since similar results were obtained in a total of three tests, the results of one test among them are shown in FIG. 15 . As a result of the test, it was found that the TaQ8GTC0 transgenic rice was less affected by high temperature treatment than the wild-type rice in both plant length and root weight, and that the prepared TaQ8GTC0 transgenic rice had heat stress tolerance.

비교예 1Comparative Example 1

본 비교예에서는 실시예 1 내지 실시예 4에서 이속사졸린 유도체에 대한 내성 및 고온 스트레스에 대한 내성에 관여하는 TaQ8GTC0과 높은 상동성을 갖는 다른 식물의 GST 대하여 피록사술폰 대사활성을 분석하였다. In this comparative example, the metabolic activity of pyroxazoline was analyzed with respect to GST of other plants having high homology with TaQ8GTC0, which is involved in resistance to isoxazoline derivatives and resistance to high temperature stress in Examples 1 to 4.

구체적으로, 도 16에 TaQ8GTC0와 상기 TaQ8GTC0과 높은 상동성을 갖는, 밀 및 옥수수 유래 GST가 11개 분자종, 같은 작용성의 메톨라클로 대사활성을 가지는 벼 유래 GST의 3개 분자종(I. Cummins 등, Plant Mol. Biol. 52, 591-603(2003); B. McGonigle 등, Plant Physiol. 124, 1105-1120(2000); HY Cho 등 Pestic. Biochem. Physiol. 83, 29-36(2005); HY Cho 등 Pestic. Biochem. Physiol. 86, 110~115 (2006); 및, HY Cho 등 J. Biochem. Mol. Biol. 40, 511-516(2007))의 총 14개 식물의 GST를 나타낸다. 본 비교예에서는 이러한 식물 GST 유전자를 각각 도입한 벼 배양세포를 작제하고, 피록사술폰에 대한 내성 유무를 확인하였다. 또한, 도 16에서 괄호 안의 숫자는 밀 GST(TaQ8GTC0)의 아미노산 서열에 대한 상동성을 나타낸다. Specifically, in FIG. 16, 11 molecular species of wheat and corn-derived GST having high homology with TaQ8GTC0 and the TaQ8GTC0, and 3 molecular species of rice-derived GST having the same functional metolaclo metabolic activity (I. Cummins et al., Plant Mol. Biol. 52, 591-603 (2003); B. McGonigle et al., Plant Physiol. 124, 1105-1120 (2000); HY Cho et al. Pestic. Biochem. Physiol. 83, 29-36 (2005) ; HY Cho et al. Pestic. Biochem. Physiol. 86, 110-115 (2006); and HY Cho et al. J. Biochem. Mol. Biol. 40, 511-516 (2007)) shows the GST of a total of 14 plants. . In this comparative example, rice cultured cells into which each of these plant GST genes were introduced were prepared, and the presence or absence of resistance to pyroxasulfone was confirmed. In addition, numbers in parentheses in FIG. 16 indicate homology to the amino acid sequence of wheat GST (TaQ8GTC0).

구체적으로, 7 유전자에 대해서는 피록사술폰산 함유 배지에서 액체배양한 벼 배양세포의 지방산 함유량, 2 유전자에 대해서는 약제 함유 플레이트에서 벼 배양세포의 증식을 지표로 대사활성의 유무를 분석하였다. Specifically, for gene 7, the presence or absence of metabolic activity was analyzed using the fatty acid content of cultured rice cells cultured in liquid culture in a medium containing pyroxasulfonic acid and the proliferation of rice cultured cells on a drug-containing plate for gene 2 as an indicator.

<벼 배양세포에서 지방산 함량을 지표로 한 피록사술폰 대사활성 분석> <Analysis of pyroxasulfone metabolic activity using fatty acid content as an index in cultured rice cells>

먼저, 도 17에 나타낸 바와 같이, 벼 형질전환용 벡터를 작제하였다. 본 예에서는 벼(Nipponbare), 밀(농림 61호)와 옥수수(Pioneer 32K61) 경엽부로부터 제조한 RNA의 역전사 반응으로 cDNA를 각각 준비하였다. 수득한 cDNA를 주형으로 하여 PCR에 의해 5' 말단에 XbaI, 3' 말단에 AflII 제한효소 부위를 부여한 각 GST 유전자의 전장을 증폭하였다. 그런 다음, 그 3' 말단을 AflII 처리하고 T4 DNA 효소에 의해 평활화한 다음, 5' 말단을 제한효소 XbaI으로 처리하였다. 이어, PalSelect R-4 (Inplanta Innovations Inc)의 MCS 영역에 CSP(벼의 캘러스 특이적 프로모터: Gene Locus Os10g0207500)::GUS::NOSt의 구조체가 도입된 KLB-224을 SacI 처리한 후, T4 DNA 효소에 의해 평활화하고 XbaI 처리하여 벡터 단편을 수득하였다. First, as shown in FIG. 17 , a vector for rice transformation was constructed. In this example, cDNA was prepared by reverse transcription reaction of RNA prepared from leaves of rice (Nipponbare), wheat (Agricultural & Forestry No. 61) and corn (Pioneer 32K61). Using the obtained cDNA as a template, the full length of each GST gene with XbaI at the 5' end and AflII restriction enzyme sites at the 3' end was amplified by PCR. Then, the 3' end was treated with AflII , blunted with T 4 DNA enzyme, and then the 5' end was treated with restriction enzyme XbaI. Then, after SacI treatment with KLB-224 in which the CSP (rice callus-specific promoter: Gene Locus Os10g0207500)::GUS::NOSt construct was introduced into the MCS region of PalSelect R-4 (Inplanta Innovations Inc), T 4 A vector fragment was obtained by blunting with a DNA enzyme and XbaI treatment.

위의 GST 유전자 단편과 벡터 단편을 결합하여 작제한 벡터를 형질전환에 의해 대장균(HST-02주)에 도입하였다. 형질전환 반응액의 일부를 50ppm 스펙티노마이신 함유 LB 고체배지에 도포하고 37℃에서 하룻밤 배양하여, 생육시킨 여러 콜로니를 주형으로 한 PCR에 의해 목적하는 벡터가 도입된 콜로니를 선택하였다. 상기 콜로니를 50ppm 스펙티노마이신 함유 YM 액체배지에 접종하고 37℃에서 하룻밤 배양한 다음, 균체로부터 플라스미드를 제조하였다. 이어, 서열분석을 통해 벡터에 삽입한 목적 유전자의 전체서열과 5' 및 3'의 양말단 부분의 염기서열을 분석하였다. 이하에는 각 GST 유전자를 삽입한 벼 형질전환용 벡터 작제시 사용된 프라이머의 염기서열을 나타내었다. The vector constructed by combining the above GST gene fragment and the vector fragment was introduced into Escherichia coli (HST-02 strain) by transformation. A part of the transformation reaction solution was applied to a 50 ppm spectinomycin-containing LB solid medium and cultured overnight at 37° C., and colonies into which the target vector was introduced were selected by PCR using several grown colonies as templates. The colonies were inoculated in YM broth containing 50 ppm spectinomycin and cultured overnight at 37° C., and then a plasmid was prepared from the cells. Then, the entire sequence of the target gene inserted into the vector and the nucleotide sequences of both ends of 5' and 3' were analyzed through sequencing. The nucleotide sequences of the primers used in constructing the vector for rice transformation into which each GST gene is inserted are shown below.

벼 유래의 OsGSTF5에 대해 이하의 프라이머 세트를 사용하였다. The following primer sets were used for OsGSTF5 derived from rice.

OsGSTF5-1: 5'-AAAAAATCTAGAAAAGTGCAGGGCAAATTC-3'(센스: 서열번호 9) OsGSTF5-1: 5'-AAAAAATCTAGAAAAGTGCAGGGCAAATTC-3' (sense: SEQ ID NO: 9)

OsGSTF5-2: 5'-AAAAAACTTAAGCTATGGTATGTTCCCACT-3'(안티센스: 서열번호 10)OsGSTF5-2: 5'-AAAAAACTTAAGCTATGGTATGTTCCCACT-3' (antisense: SEQ ID NO: 10)

벼 유래의 OsGSTU5에 대해 이하의 프라이머 세트를 사용하였다. The following primer sets were used for OsGSTU5 derived from rice.

OsGSTU5-1: 5'-AAAAAATCTAGAATCTTCTTCTCCGACGAG-3'(센스: 서열번호 11) OsGSTU5-1: 5'-AAAAAATCTAGAATCTTCTTCTCCGACGAG-3' (sense: SEQ ID NO: 11)

OsGSTU5-2: 5'-AAAAAACTTAAGCTACTTGGCGCCAAACTT-3'(안티센스: 서열번호 12)OsGSTU5-2: 5'-AAAAAACTTAAGCTACTTGGCGCCAAACTT-3' (antisense: SEQ ID NO: 12)

밀 유래 TaQ8GTB9에 대해 이하의 프라이머 세트를 사용하였다. The following primer sets were used for wheat-derived TaQ8GTB9.

TaQ8GTB9(GSTF4)-1: 5'-AAAAAATCTAGAATGGAGCCTATGAAGGTG-3'(센스: 서열번호 13) TaQ8GTB9(GSTF4)-1: 5'-AAAAAATCTAGAATGGAGCCTATGAAGGTG-3' (sense: SEQ ID NO: 13)

TaQ8GTB9(GSTF4)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCATGGTATTCTCCCGCT-3'(안티센스: 서열번호 14) TaQ8GTB9(GSTF4)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCATGGTATTCTCCCGCT-3' (antisense: SEQ ID NO: 14)

옥수수 유래의 ZmB6T8R4에 대해 다음 프라이머 세트를 사용하였다. The following primer sets were used for ZmB6T8R4 from maize.

ZmB6T8R4(Corn)-3: 5'-AAAAAATCTAGATCGTTTCGAGGCCGAT-3'(센스: 서열번호 15) ZmB6T8R4(Corn)-3: 5'-AAAAAATCTAGATCGTTTCGAGGCCGAT-3' (sense: SEQ ID NO: 15)

ZmB6T8R4(Corn)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCACTTGGCCCCGAACTT-3'(안티센스: 서열번호 16) ZmB6T8R4(Corn)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCACTTGGCCCCGAACTT-3' (antisense: SEQ ID NO: 16)

옥수수 유래의 ZmQ9ZP61에 대해 이하의 프라이머 세트를 사용하였다. The following primer sets were used for ZmQ9ZP61 derived from corn.

ZmQ9ZP61(GST6)-3: 5'-AAAAAATCTAGATACCAGCCACGTCGCTT-3'(센스: 서열번호 17) ZmQ9ZP61(GST6)-3: 5'-AAAAAATCTAGATACAGCCACGTCGCTT-3' (sense: SEQ ID NO: 17)

ZmQ9ZP61(GST6)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCACTTGGCCCCGAACTT-3'(안티센스: 서열번호 18) ZmQ9ZP61(GST6)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCACTTGGCCCCGAACTT-3' (antisense: SEQ ID NO: 18)

옥수수 유래의 ZmM16901에 대해 이하의 프라이머 세트를 사용하였다. The following primer sets were used for ZmM16901 from corn.

M16901(GSTI)-3: 5'-AAAAAATCTAGAGTTGGGTCTGGGACAC-3'(센스: 서열번호 19) M16901(GSTI)-3: 5'-AAAAAATCTAGAGTTGGGTCTGGGACAC-3' (sense: SEQ ID NO: 19)

M16901(GSTI)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCAAGCAGATGGCTTCAT-3'(안티센스: 서열번호 20) M16901(GSTI)-2: 5'-AAAAAACTTAAGTCAAGCAGATGGCTTCAT-3' (antisense: SEQ ID NO: 20)

옥수수 유래의 ZmY12862에 대해 다음 프라이머 세트를 사용하였다. The following primer sets were used for ZmY12862 from corn.

ZmY12862(GST5)-1: 5'-AAAAAATCTAGAATGGCCGAGGAGAAGAAG-3'(센스: 서열번호 21) ZmY12862(GST5)-1: 5'-AAAAAATCTAGAATGGCCGAGGAGAAGAAG-3' (sense: SEQ ID NO: 21)

ZmY12862(GST5)-2: 5'-AAAAAACTTAAGCTACTCGATGCCCAGCCT-3'(안티센스: 서열번호 22) ZmY12862(GST5)-2: 5'-AAAAAACTTAAGCTACTCGATGCCCAGCCT-3' (antisense: SEQ ID NO: 22)

즉, 도 16에 나타낸 총 14 유전자 중 7 유전자에 대해 각각 벼 형질전환용 벡터(PalSelect R-4-GST)를 작제하였다. 또한, 일부 유전자에 관해서는 벡터에 삽입한 서열이 데이터베이스의 서열은 상이하였다. 이러한 차이를 표 6에 나타내었다. That is, a vector for rice transformation (PalSelect R-4-GST) was constructed for each of 7 genes out of a total of 14 genes shown in FIG. 16 . In addition, for some genes, the sequence inserted into the vector differed from the sequence in the database. These differences are shown in Table 6.

GST 유전자GST gene 염기서열의 차이base sequence difference 아미노산 서열의 차이difference in amino acid sequence TaQ8GTB9TaQ8GTB9 C->G, 84번 위치C->G, position 84 Asp(D)->Glu(E)Asp(D)->Glu(E) T->G, 178번 위치T->G, position 178 Tyr(Y)->Asp(D)Tyr(Y)->Asp(D) C->G, 315번 위치C->G, position 315 His(H)->Gln(Q)His(H)->Gln(Q) ZmM16901ZmM16901 C->A, 207번 위치C->A, position 207 -- G->T, 363번 위치G->T, position 363 -- T->C, 528번 위치T->C, position 528 -- ZmB6T8R4ZmB6T8R4 A->G, 532번 위치A->G, position 532 Ile(I)->Val(V)Ile(I)->Val(V) G->C, 565번 위치G->C, position 565 Ala(A)->Pro(P)Ala(A)->Pro(P) G->C, 603번 위치G->C, position 603 -- C->A, 604번 위치C->A, position 604 Leu(L)->Met(M)Leu(L)->Met(M) G->A, 629번 위치G->A, position 629 Gly(G)->Glu(E)Gly(G)->Glu(E) ZmY12862ZmY12862 A->C, 79번 위치A->C, position 79 Met(M)->Leu(L)Met(M)->Leu(L) G->A, 124번 위치G->A, position 124 Gly(G)->Arg(R)Gly(G)->Arg(R) C->A, 251번 위치C->A, position 251 Ala(A)->Glu(E)Ala(A)->Glu(E) C->G, 333번 위치C->G, position 333 -- C->T, 453번 위치C->T, position 453 --

표 6에서 "-"는 아미노산 서열에 차이가 없음을 의미한다. OsGSTF5, OsGSTU5, ZmQ9ZP61의 경우, 데이터베이스의 서열과 완전히 일치하였다. In Table 6, "-" means that there is no difference in the amino acid sequence. In the case of OsGSTF5, OsGSTU5, and ZmQ9ZP61, the sequences in the database were completely matched.

<형질전환에 의한 GST 유전자의 벼에의 도입> <Introduction of GST gene into rice by transformation>

상술한 바와 같이 작제한 각종 GST 유전자를 갖는 벼 형질전환용 벡터 (PalSelect R-4-GST)를 전기천공법에 의해 아그로박테리움(EHA105)에 도입하였다. 이어, 아그로박테리움법(S. Toki Plant Mol. Biol. Rep. 15 16-21(1997))에 따라 GST 유전자를 벼 배양세포에 도입한 후, 비스피리백 나트륨염(BS)으로 선발하였다. The vector for rice transformation (PalSelect R-4-GST) having various GST genes constructed as described above was introduced into Agrobacterium (EHA105) by electroporation. Then, the GST gene was introduced into rice cultured cells according to the Agrobacterium method (S. Toki Plant Mol. Biol. Rep. 15 16-21 (1997)), and then, bispiribac sodium salt (BS) was selected.

<벼 형질전환 배양세포의 배양> <Cultivation of transformed rice cells>

상술한 바와 같이 작제한 벼 형질전환 배양세포를 피록사술폰산의 존재하에 배양하였다. 피록사술폰은 아세톤 용액으로 액체배지에 첨가하였다. 최종 아세톤 농도는 0.1%로 하였다. 배양시에는 KLB-279(PalSelect R-4의 MCS 부분에 Act1p(벼의 액틴 1프로모터): sGFP:: NOSt을 포함하는 플라스미드)로 형질전환된 벼의 배양세포를 대조구로 하였다. 이하의 방법으로 배양하였다. The transformed rice cells constructed as described above were cultured in the presence of pyroxasulfonic acid. Pyroxasulfone was added to the liquid medium as an acetone solution. The final acetone concentration was 0.1%. In culture, cultured cells of rice transformed with KLB-279 (plasmid containing Act1p (actin 1 promoter of rice): sGFP:: NOSt in the MCS portion of PalSelect R-4) were used as a control. It cultured by the following method.

무라시게·스쿡(Murashige-Skoog) 배지용 혼합 염류(MS 무기염) 1봉지, 10mg/ml의 티아민 염산염 1ml, 5mg/ml의 니코틴산 1ml, 10mg/ml의 피리독신 염산염1ml, 2mg/ml의 글리신 1ml, 0.2mg/ml의 2,4-D 1ml, 30g의 자당(수크로스), 50mg/ml의 myo-이노시톨 1ml를 1L의 비이커에 넣고, pH를 5.7로 맞추고 증류수로 정확히 1000ml로 만든 후 고압살균하였다. 이 액체배지를 50ml 넣은 200ml 삼각 플라스크에 피록사술폰을 0.05ml를 가한 후, 위와 같은 조성으로 3g의 겔란 검 및 0.25μM BS를 포함하는 고체배지에서 증식된 대조구 벼 배양세포 및 위와 같이 작제한 벼 형질전환 배양세포를 약 0.5g 첨가하여 14~17일간 배양하였다. 배양 후에 액체배지를 제거하고 벼 배양세포를 회수하였다. 1 bag of mixed salt (MS inorganic salt) for Murashige-Skoog medium, 1 ml of thiamine hydrochloride at 10 mg/ml, 1 ml of nicotinic acid at 5 mg/ml, 1 ml of pyridoxine hydrochloride at 10 mg/ml, 1 ml of glycine at 2 mg/ml , 0.2mg/ml 2,4-D 1ml, 30g sucrose (sucrose), 50mg/ml myo-inositol 1ml into a 1L beaker, adjust the pH to 5.7, make exactly 1000ml with distilled water, and then autoclave did After adding 0.05 ml of pyroxasulfone to a 200 ml Erlenmeyer flask containing 50 ml of this liquid medium, control rice cultured cells grown in a solid medium containing 3 g of gellan gum and 0.25 μM BS in the same composition as above, and rice prepared as above About 0.5 g of transformed cultured cells were added and cultured for 14 to 17 days. After culturing, the liquid medium was removed and rice cultured cells were recovered.

형질전환하여 1개월간 0.25μM의 비스피리백 나트륨염(BS)에서 GST 유전자가 도입된 벼의 배양세포를 선발하였다. 이어, 선발배지에서 증식된 신선한 벼의 배양세포를 약 1개월간 원뿔형 비이커에서 대량 배양한 후, 피록사술폰산 함유 배지에서 배양하였다. 배양시 약제 농도는 벼 배양세포에서 지방산 함유량에 피록사술폰이 영향을 미치도록 10-7M 또는 10-6M로 만들었다(Y. Tanetani 등, Pestic. Biochem. Physiol. 95 47-55(2009)). 또한, 돌연변이 ALS가 벼 배양세포에서 기능하는 경우에 지방산 함유량에 영향을 미칠 가능성을 고려하고, 대조구(control)로 KLB-279 (PalSelect R-4의 MCS 부분에 Act1p:: sGFP:: NOSt을 포함하는 플라스미드)로 형질전환된 벼 배양세포를 사용하였다. After transformation, cultured cells of rice into which the GST gene was introduced were selected in 0.25 μM bispiribac sodium salt (BS) for 1 month. Then, the cultured cells of fresh rice grown in the selection medium were mass-cultured in a conical beaker for about 1 month, and then cultured in a medium containing pyroxasulfonic acid. The concentration of the drug during culture was 10 -7 M or 10 -6 M so that pyroxasulfone had an effect on fatty acid content in rice cultured cells (Y. Tanetani et al., Pestic. Biochem. Physiol. 95 47-55 (2009)) ). In addition, considering the possibility that mutant ALS may affect fatty acid content when functioning in rice cultured cells, KLB-279 (Act1p:: sGFP:: NOSt in the MCS portion of PalSelect R-4 included as a control) plasmid) transformed with rice cultured cells.

<벼 배양세포에서 지방산 함량을 지표로 한 피록사술폰 대사활성 분석><Analysis of pyroxasulfone metabolic activity using fatty acid content as an index in cultured rice cells>

지방산은 운데센산(C11:1)을 내부 표준물질로 추출하였다. 분석 표준품으로 C14:0, C16:0, C16:1, C18:0, C18:1, C18:2, C18:3, C20:0, C22:0, C22:1, C24:0을 포함하는 슈펠코(Supelco)사의 FAME mix 및 기타 지방산 메틸에스테르(C11:1, C15:0, C20:1, C26:0)를 이용하여 각각의 검량선(calibration curve)을 작성하고 정량하였다. 각 지방산 메틸에스테르는 가스크로마토그래피(GC)의 유지시간 및 질량 스펙트럼으로 동정하였다. 또한, 정량 및 정성은 메틸에스테르로 행하였는데, 정량분석에서는 분자량을 기준으로 지방산의 양을 환산하였다. Fatty acids were extracted with undecenoic acid (C11:1) as an internal standard. Shoe containing C14:0, C16:0, C16:1, C18:0, C18:1, C18:2, C18:3, C20:0, C22:0, C22:1, C24:0 as analytical standards Each calibration curve was prepared and quantified using FAME mix of Supelco and other fatty acid methyl esters (C11:1, C15:0, C20:1, C26:0). Each fatty acid methyl ester was identified by the retention time and mass spectrum of gas chromatography (GC). In addition, quantitative and qualitative was performed with methyl ester, and in quantitative analysis, the amount of fatty acid was converted based on molecular weight.

배양세포 1g에 대하여 물 10ml, 메탄올 25ml, 클로로포름 12.5ml 외에도 마이크로테크 니티온(Microtec Nition)사의 히스코트론(Hiscotron)을 사용하여 배양세포를 분쇄하였다. 이때, 클로로포름에 용해된 내부표준(internal standard)(10~운데센산(C11:1))을 0.1mg 가하였다. 파쇄에 사용한 용액을 진공흡입 여과하여 분액 깔때기(separatory funnel)에 넣고, 40ml의 클로로포름 및 50ml의 포화 황산암모늄 수용액을 가한 후 충분히 지방산 지질을 추출하기 위해 30분 정도 방치하고, 클로로포름에 의한 지질의 추출 조작을 2회(총 3회) 반복하였다. 회수된 클로로포름층을 분액 깔때기에 넣고 물로 세척한 후 클로로포름층을 가지 플라스크에 회수하여 증발기에서 농축하였다. 감압건고시킨 용기에 6ml의 25% 수산화칼륨, 9ml의 에탄올을 첨가하고 65℃에서 1시간 가열한 후, 실온에서 10% 염산을 가하여 산성(pH 2 정도)으로 만들었다. 그 용액을 분액 깔때기에 넣고 50ml의 헥산을 가하여 잘 교반하여 유기층을 회수하는 조작을 2회 반복한 후, 고체 무수황산 마그네슘에 의해 탈수하여 회수하였다. 이 헥산 층을 증발기로 농축한 후 2ml의 혼합용매(톨루엔/메탄올=4/1, v/v)에 용해시키고, 몇 방울의 진한 황산을 반응액에 적하하여 80℃에서 1시간 반응시켰다. 반응 종료 후 실온에서 포화 중조수로 중화한 것을 pH 시험지로 확인 후 유기층을 회수하였다. 그 유기층을 필터가 있는 에펜도르프 튜브에 200㎕ 주입하고, 원심분리 후의 용액의 2㎕를 GC로 분석하였다. 이하에서는 GC분석 조건을 나타내었다. For 1 g of cultured cells, in addition to 10 ml of water, 25 ml of methanol, and 12.5 ml of chloroform, the cultured cells were crushed using Hiscotron from Microtec Nition. At this time, 0.1 mg of an internal standard (10-undecenoic acid (C11:1)) dissolved in chloroform was added. The solution used for crushing is vacuum suction filtered, put into a separatory funnel, 40 ml of chloroform and 50 ml of saturated ammonium sulfate aqueous solution are added, and then left for about 30 minutes to sufficiently extract fatty acid lipids, and extraction of lipids with chloroform The operation was repeated 2 times (3 total times). The recovered chloroform layer was placed in a separatory funnel, washed with water, and the chloroform layer was recovered in an eggplant flask and concentrated in an evaporator. To a container dried under reduced pressure, 6 ml of 25% potassium hydroxide and 9 ml of ethanol were added, heated at 65° C. for 1 hour, and then 10% hydrochloric acid was added at room temperature to make it acidic (pH 2 or so). The solution was placed in a separatory funnel, 50 ml of hexane was added, stirred well, and the operation of recovering the organic layer was repeated twice, and then recovered by dehydration with solid anhydrous magnesium sulfate. After concentrating the hexane layer with an evaporator, it was dissolved in 2 ml of a mixed solvent (toluene/methanol = 4/1, v/v), and a few drops of concentrated sulfuric acid were added dropwise to the reaction solution, followed by reaction at 80° C. for 1 hour. After completion of the reaction, neutralized with saturated sodium bicarbonate water at room temperature was confirmed with a pH test paper, and the organic layer was recovered. 200 μl of the organic layer was injected into an Eppendorf tube with a filter, and 2 μl of the solution after centrifugation was analyzed by GC. The GC analysis conditions are shown below.

장치: Agilent 6890 Series GC System Device: Agilent 6890 Series GC System

컬럼: Supelco, Omegawax250 (30m 길이, 0.25mm 내경, 필름 두께 0.25μm) Column: Supelco, Omegawax250 (30 m length, 0.25 mm inner diameter, 0.25 μm film thickness)

주입온도: 250℃ Injection temperature: 250℃

초기온도: 100℃ Initial temperature: 100℃

초기시간: 5min Initial time: 5min

속도: 4℃/min Speed: 4℃/min

최후온도: 220℃ End temperature: 220℃

최후시간: 25min Last Time: 25min

분석기: FID Analyzer: FID

분석온도: 250℃ Analysis temperature: 250℃

분석결과로부터, 피록사술폰산 함유 배지에서 배양한 7종류의 식물 GST 유전자 도입 벼의 배양세포 및 대조구 벼 배양세포, 및 약제처리하지 않은 대조구 벼 배양세포에서 지방산 함유량을 도 18 내지 도 20에 나타내었다. 도 18 내지 도 20에 표시된 데이터는 모든 일련의 데이터이다. 또한, 도 18 내지 도 20은 각 GST 유전자에 대해 2계통(계통 1, 계통 2) 벼의 배양세포에 대한 지방산을 분석한 결과를 나타낸다. From the analysis results, the fatty acid content in the cultured cells of 7 types of plant GST transgenic rice cultured in a medium containing pyroxasulfonic acid, the control rice cultured cells, and the control rice cultured cells not treated with the drug were shown in FIGS. 18 to 20. . The data displayed in Figs. 18 to 20 are all series of data. 18 to 20 show the results of analysis of fatty acids in cultured cells of two lines (line 1, line 2) rice for each GST gene.

피록사술폰산을 포함하는 액체배지에서 배양한 벼 배양세포에서는 피록사술폰의 VLCFAE 저해작용에 의해, 초장쇄 지방산(VLCFA) 함유량이 크게 감소하는 반면, C15:0(펜타데칸산) 함유량이 현저하게 축적되었다(Y. Tanetani 등, Pestic. Biochem. Physiol. 95, 47-55(2009)). 이 연구 결과를 바탕으로, 각 GST의 피록사술폰 대사활성의 유무를 판단하였다. 그 결과, 7종류의 식물 GST(TaQ8GTB9, ZmM16901, ZmB6T8R4, ZmQ9ZP61, ZmY12862, OsGSTF5, OsGSTU5) 유전자를 각각 도입한 벼의 배양세포 중 C15:0 및 VLCFA 함유량은 모든 약제 처리구의 대조구 벼의 배양세포와 같았고, 이들 GST는 피록사술폰 대사활성을 가지고 있지 않다고 판단되었다. 또한, 2종류의 OsGST 유전자(F5, U5) 도입 벼의 배양세포는 10-6M 처리구에서의 결과이며, 약제무처리 대조구 벼의 배양세포로부터의 데이터는 없지만, VLCFA 및 C15:0 함유량으로부터 두 GST 모두 대사활성이 없는 것으로 판단되었다. In rice cultured cells cultured in a liquid medium containing pyroxasulfonic acid, the VLCFAE inhibitory action of pyroxasulfone significantly reduced the content of very long chain fatty acids (VLCFA), while the content of C15:0 (pentadecanoic acid) was significantly reduced. accumulated (Y. Tanetani et al., Pestic. Biochem. Physiol. 95, 47-55 (2009)). Based on the results of this study, the presence or absence of pyroxasulfone metabolic activity of each GST was determined. As a result, the C15:0 and VLCFA contents in the cultured cells of the rice cells into which each of the seven plant GST (TaQ8GTB9, ZmM16901, ZmB6T8R4, ZmQ9ZP61, ZmY12862, OsGSTF5, OsGSTU5) genes were introduced were the same as those of the control rice cells of all drug treatment groups. were the same, and it was judged that these GSTs did not have pyroxasulfone metabolic activity. In addition, the cultured cells of the two types of OsGST gene (F5, U5) transduced rice were the results of the 10 -6 M treatment group, and there was no data from the cultured cells of the untreated control rice. All GST was judged to have no metabolic activity.

<벼 배양세포의 배지에서 증식을 지표로 한 피록사술폰 대사활성 분석> <Analysis of pyroxasulfone metabolic activity as an indicator of proliferation in the culture medium of rice cells>

다음으로, 도 21에 나타낸 바와 같이, 옥수수 GST 유전자를 갖는 벼 형질전환용 벡터를 작제하였다. 또한, 본 시험예에서 2종류의 옥수수 GST 유전자(ZmQ9FQD1 및 ZmB8A3K0)에 대해 각각 벼 형질전환용 벡터를 작제하였으나, 작제 프로토콜은 동일하므로, 이하에서는 ZmQ9FQD1 유전자에 대해 벼 형질전환용 벡터의 작제순서를 기재하였다. Next, as shown in FIG. 21 , a vector for transforming rice having a maize GST gene was constructed. Also, in this test example, a vector for transformation of rice was constructed for each of the two types of maize GST genes (ZmQ9FQD1 and ZmB8A3K0), but the construction protocol is the same. described.

옥수수(Pioneer 32K61)의 경엽부로부터 제조한 RNA의 역전사 반응으로 cDNA를 합성하였다. 합성한 cDNA를 주형으로 ZmQ9FQD1-X와 ZmQ9FQD1-Y의 프라이머 세트로 PCR 반응을 수행하여 ZmQ9FQD1 유전자 단편을 얻었다. 그런 다음, ZmQ9FQD1 유전자 단편을 SalI 및 NotI 처리한 후 ZmQ9FQD1 유전자 단편을 인서트로 사용하고, 마찬가지로 SalI 및 NotI 처리한 pENTR-1A를 벡터로 사용하였다. 이러한 인서트 및 벡터에 대하여 결합반응을 수행하였다. 이렇게 작제된 엔트리 클론(pENTR1A-ZmQ9FQD1)을 대장균 JM109 주에 도입하였다. 이어, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하였다. 서열분석을 통해 삽입한 ZmQ9FQD1 유전자의 염기서열이 올바른지 확인하였다. cDNA was synthesized by reverse transcription of RNA prepared from the foliage of corn (Pioneer 32K61). Using the synthesized cDNA as a template, a PCR reaction was performed with a primer set of ZmQ9FQD1-X and ZmQ9FQD1-Y to obtain a ZmQ9FQD1 gene fragment. Then, after the ZmQ9FQD1 gene fragment was treated with SalI and NotI, the ZmQ9FQD1 gene fragment was used as an insert, and pENTR-1A treated with SalI and NotI was used as a vector. A binding reaction was performed on these inserts and vectors. The thus constructed entry clone (pENTR1A-ZmQ9FQD1) was introduced into the E. coli JM109 strain. Then, a plasmid was prepared from a colony in which introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR. Through sequencing, it was confirmed that the nucleotide sequence of the inserted ZmQ9FQD1 gene was correct.

이어 작제한 엔트리 클론(pENTR1A-ZmQ9FQD1)과 목적 벡터인 PalSelect R-5 (Inplanta Innovations Inc)와의 LR 반응을 수행하여, 발현벡터(PalSelect R-5-ZmQ9FQD1)를 작제하였다. 이 발현벡터(PalSelect R-5-ZmQ9FQD1)를 형질전환에 의해 대장균 HST02주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하였다. 서열분석을 통해 삽입한 ZmQ9FQD1 유전자의 염기서열을 확인하였다. 또한, 두 유전자 모두 PalSelect R-5에 삽입한 서열이 데이터베이스의 서열은 상이하였으므로, 이러한 차이를 표 7에 나타내었다. Then, an LR reaction was performed between the constructed entry clone (pENTR1A-ZmQ9FQD1) and the target vector, PalSelect R-5 (Inplanta Innovations Inc), to construct an expression vector (PalSelect R-5-ZmQ9FQD1). This expression vector (PalSelect R-5-ZmQ9FQD1) was introduced into E. coli HST02 strain by transformation. Then, a plasmid was prepared from a colony in which introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR. The nucleotide sequence of the inserted ZmQ9FQD1 gene was confirmed through sequencing. In addition, since the sequences of the two genes inserted into PalSelect R-5 were different from each other in the database, the differences are shown in Table 7.

GST 유전자GST gene 염기서열의 차이base sequence difference 아미노산 서열의 차이difference in amino acid sequence ZmQ9FQD1ZmQ9FQD1 T->C, 189번 위치 T->C, position 189 -- G->C, 381번 위치 G->C, position 381 Glu(E) ->Asp(D)Glu (E) -> Asp (D) T->C, 476번 위치 T->C, position 476 Val(V)->Ala(A)Val(V)->Ala(A) G->C, 477번 위치 G->C, position 477 -- A->T, 485번 위치 A->T, position 485 Asp(D)->Val(V)Asp(D)->Val(V) ZmB8A3K0ZmB8A3K0 C->T, 438번 위치 C->T, position 438 -- A->G, 532번 위치 A->G, position 532 Ile(I)->Val(V)Ile(I)->Val(V) G->C, 567번 위치 G->C, position 567 -- T->C, 573번 위치 T->C, position 573 -- G->C, 603번 위치 G->C, position 603 -- C->A, 604번 위치 C->A, position 604 Leu(L)->Met(M)Leu(L)->Met(M)

표 7에서, "-"는 아미노산 서열에 차이가 없음을 의미한다. In Table 7, "-" means no difference in amino acid sequence.

이하에서는 PCR에 이용한 프라이머 세트를 나타내었다. The primer sets used for PCR are shown below.

ZmB8A3K0~X: 5'-AAAAAAGTCGACATGGCGGCGGCGGCGGAG-3'(센스: 서열번호 23) ZmB8A3K0-X: 5'-AAAAAAGTCGACATGGCGGCGGCGGCGGAG-3' (sense: SEQ ID NO:23)

ZmB8A3K0~Y: 5'-AAAAAAGCGGCCGCTCACTTGGCCCCGAACTTG-3'(안티센스: 서열번호 24) ZmB8A3K0-Y: 5'-AAAAAAGCGGCCGCTCACTTGGCCCCGAACTTG-3' (antisense: SEQ ID NO: 24)

ZmQ9FQD1-X: 5'-AAAAAAGTCGACATGGCGCCGCCGATGAAG-3'(센스: 서열번호 25) ZmQ9FQD1-X: 5'-AAAAAAGTCGACATGGCGCCGCCGATGAAG-3' (sense: SEQ ID NO:25)

ZmQ9FQD1-Y: 5'-AAAAAAGCGGCCGCCTATGGTATGTTCCCGCTG-3'(안티센스: 서열번호 26) ZmQ9FQD1-Y: 5'-AAAAAAGCGGCCGCCTATGGTATGTTCCCGCTG-3' (antisense: SEQ ID NO: 26)

<형질전환에 의한 GST 유전자의 벼에 도입> <Introduction of GST gene into rice by transformation>

상술한 바와 같이 작제한 2 종류의 옥수수 유래 GST 유전자에 관한 벼 형질전환용 벡터(PalSelect R-5-ZmGST)을 전기천공법으로 아그로박테리움(EHA105)에 도입하였다. 이어, 아그로박테리움법(S. Toki Plant Mol. Biol. Rep. 15 16-21(1997))에 의해 TaQ8GTC0 유전자를 벼 배양세포에 도입한 후, 비스피리백 나트륨염(BS)으로 선발하였다. The vector for rice transformation (PalSelect R-5-ZmGST) for the two types of corn-derived GST genes constructed as described above was introduced into Agrobacterium (EHA105) by electroporation. Then, the TaQ8GTC0 gene was introduced into rice cultured cells by the Agrobacterium method (S. Toki Plant Mol. Biol. Rep. 15 16-21 (1997)), and then, bispyrivac sodium salt (BS) was used for selection.

2종류의 옥수수 GST 유전자를 형질전환하여 벼에 각각 도입하고 한 달간 0.25μM의 비스피리백 나트륨염(BS)으로 GST 유전자가 도입된 벼의 배양세포를 선발하였다. 그 결과, KLB-279(TaQ8GTC0 유전자 대신 GFP 유전자가 도입된 양성 대조구)와 마찬가지로 선발배지에서 활발하게 증식하는 개체가 확인된 것으로부터, 2계통의 옥수수 GST 유전자 도입 벼 배양세포를 작제할 수 있음을 알 수 있었다(도 22). Two types of corn GST genes were transformed and introduced into rice, respectively, and cultured cells of the rice cells into which the GST gene was introduced were selected with 0.25 μM bispiribac sodium salt (BS) for one month. As a result, as with KLB-279 (positive control in which the GFP gene was introduced instead of the TaQ8GTC0 gene), an individual actively proliferating in the selection medium was confirmed, suggesting that two lines of corn GST gene-transduced rice cultured cells could be constructed. was found (FIG. 22).

<벼의 배양세포 배지에서 증식을 지표로 한 피록사술폰 대사활성 분석> <Analysis of pyroxasulfone metabolic activity as an indicator of proliferation in cultured cell medium of rice>

상술한 바와 같이 수득한 2개의 옥수수 GST 유전자 도입 벼의 배양세포 및 KLB-279 형질전환 벼의 배양세포(비교 대조)를 N6D 배지에 치상(置床)하고 2주 후 각 벼 배양세포의 증식을 지표로 하여 피록사술폰에 대한 내성을 조사하였다. 피록사술폰은 아세톤 용액으로 시험하고, 배지에 첨가하는 마지막 아세톤 농도는 1%, 약제의 최종 농도는 10-4M로 하였다. The two cultured cells of the corn GST transgenic rice obtained as described above and the cultured cells of KLB-279 transgenic rice (comparative control) were plated in N6D medium, and 2 weeks later, the proliferation of each rice cultured cell was indexed. As a result, resistance to pyroxasulfone was investigated. Pyroxasulfone was tested with an acetone solution, and the final concentration of acetone added to the medium was 1%, and the final concentration of the drug was 10 -4 M.

결과를 도 23에 나타내었다. 도 23의 사진은 100μM(10-4M)의 피록사술폰산 함유 배지에서의 벼 형질전환 배양세포가 증식하는 모습을 나타낸다. 도 23에서 보듯이, 치상하고 2주 후 2계통의 GST 유전자 벼 배양세포는 비교 대조군처럼 비대화되었다. 이처럼 ZmB8A3K0 유전자 도입 벼 배양세포, ZmQ9FQD1 유전자 도입 벼 배양세포는 비교 대조구와 마찬가지로 증식하지도 않고, 피록사술폰에 내성을 보이지 않았다. 따라서, 본 비교예의 결과로부터 두 종류의 옥수수 유래의 GST는 피록사술폰 대사활성을 가지고 있지 않는 것으로 판단되었다. The results are shown in FIG. 23 . The photograph of FIG. 23 shows the proliferation of transformed rice cells in a medium containing 100 μM (10 −4 M) of pyroxasulfonic acid. As shown in FIG. 23 , 2 weeks after dentition, the GST gene rice cultured cells of the two lines were enlarged like the comparative control group. As such, the ZmB8A3K0 transgenic rice cultured cells and the ZmQ9FQD1 transgenic rice cultured cells did not proliferate like the comparative control and did not show resistance to pyroxasulfone. Therefore, it was determined from the results of this comparative example that GST derived from two types of corn did not have pyroxasulfone metabolic activity.

이상, 본 비교예의 결과로부터 피록사술폰산과 같은 작용기구의 약제 대사에 관여하는 것으로 알려져 있는 벼 GST와 TaQ8GTC0과 상동성이 높은 밀 및 옥수수 GST가 피록사술폰 대사활성을 가지고 않은 것으로 밝혀졌다. 따라서, 실시예 1 내지 실시예 4에 나타낸, TaQ8GTC0의 피록사술폰 대한 대사활성은 공지 정보에서 쉽게 예상할 수 없는 특이적인 것임이 밝혀졌다. As mentioned above, from the results of this comparative example, it was found that rice GST, which is known to be involved in drug metabolism of a mechanism of action such as pyroxasulfonic acid, and wheat and corn GST, which are highly homologous to TaQ8GTC0, do not have pyroxasulfone metabolic activity. Therefore, it was found that the metabolic activity of TaQ8GTC0 to pyroxasulfone, shown in Examples 1 to 4, is specific that cannot be easily predicted from known information.

비교예 2Comparative Example 2

본 비교예에서는 TaQ8GTC0에 가장 아미노산 상동성이 높은 밀의 GST(TaQ8GTC1) (품종: Hunter, Accession No.:AJ440791, 상동 78%)에 대해 글루타티온 포합활성을 분석하였다. In this comparative example, the glutathione conjugation activity was analyzed for GST (TaQ8GTC1) (cultivar: Hunter, Accession No.: AJ440791, homology 78%) of wheat having the highest amino acid homology to TaQ8GTC0.

<TaQ8GTC1 유전자의 클로닝(도 24)> <Clone of TaQ8GTC1 gene (Fig. 24)>

본 비교예에서는 6개 품종의 밀(즉, 유메가오리(Yumekaori), 하나만텐 (Hanamanten), 유메세이키(Yumeseiki), 농림 61호(Nohrin No. 61), 아파치(Apache) 및 가탈리나(Gatalina))을 사용하였다. 이러한 6개 품종의 밀 각각의 경엽부로부터 제조한 RNA의 역전사 반응에 의해 합성한 cDNA를 주형으로 하여, PCR에 의해 5' 말단에 XbaI 인식부위, 3' 말단에 EcoRI 인식부위를 부가한 TaQ8GTC1 유전자 ORF를 얻었다. 그 유전자 단편을 XbaI 및 EcoRI 처리한 TaQ8GTC1 유전자를 인서트로 사용하고, 동 제한효소 처리한 pBI121을 벡터로 사용하였다. 이러한 인서트 및 벡터를 결합하고, 그 반응액을 이용하여 작제한 벡터를 형질전환하여 대장균 JM109 주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하였다. 이어, 서열분석 반응을 수행하여 벡터에 삽입한 목적 유전자의 염기서열을 분석하였다. In this comparative example, 6 varieties of wheat (ie, Yumekaori, Hanamanten, Yumeseiki, Nohrin No. 61), Apache and Gatalina )) was used. TaQ8GTC1 gene in which an XbaI recognition site at the 5' end and an EcoRI recognition site at the 3' end were added by PCR using cDNA synthesized by the reverse transcription reaction of RNA prepared from the leaves of each of these six wheat varieties as a template ORF was obtained. For the gene fragment, the TaQ8GTC1 gene treated with XbaI and EcoRI was used as an insert, and pBI121 treated with the same restriction enzyme was used as a vector. These inserts and vectors were combined, and the resulting vector was transformed using the reaction solution, and introduced into Escherichia coli JM109 strain. Then, a plasmid was prepared from a colony in which introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR. Then, a sequencing reaction was performed to analyze the nucleotide sequence of the target gene inserted into the vector.

이하에서는, PCR에 이용한 프라이머 세트를 나타내었다. The primer sets used for PCR are shown below.

TaQ8GTC1-3: 5'-AAAAAATCTAGAGATCTTCAAGAAGCGGAA-3'(센스: 서열번호 27) TaQ8GTC1-3: 5'-AAAAAATCTAGAGATCTTCAAGAAGCGGAA-3' (sense: SEQ ID NO: 27)

TaQ8GTC1-4: 5'-AAAAAAGAATTCTCACTTCTCTGCCTTCTTTCCGA-3'(안티센스: 서열번호 28) TaQ8GTC1-4: 5'-AAAAAAGAATTCTCACTTCTCTGCCTTCTTTCCGA-3' (antisense: SEQ ID NO: 28)

이하에서는, 서열분석에 사용한 프라이머 세트를 나타내었다. The primer sets used for sequencing are shown below.

Sequence(TaQ8GTC1)-2: 5'-GACCTCACCATCTTCGAGTC-3'(센스: 서열번호 29) Sequence (TaQ8GTC1)-2: 5'-GACCTCACCATCTTCGAGTC-3' (sense: SEQ ID NO: 29)

Sequence(TaQ8GTC1)-3: 5'-CTCGTACACGTCGAACAG-3'(안티센스: 서열번호 30)Sequence (TaQ8GTC1)-3: 5'-CTCGTACACGTCGAACAG-3' (antisense: SEQ ID NO: 30)

 

상기 6개 품종에서 얻은 TaQ8GTC1 유전자는 모두 동일한 염기서열이었지만, 데이터베이스에 등록된 서열과는 상이하였다. 구체적으로, 본 실험에서 결정된 염기서열과 데이터베이스에 등록된 염기서열은 ORF를 구성하는 675bp 중 25염기가 상이하였다. 그 차이는 13개 아미노산 변이를 수반하였다. 이하에서는, 본 실험에서 결정된 염기서열의 유전자를 "TAQ8GTC1-R 유전자"라고 기재하였다. The TaQ8GTC1 gene obtained from the six varieties had the same nucleotide sequence, but was different from the sequence registered in the database. Specifically, the nucleotide sequence determined in this experiment and the nucleotide sequence registered in the database were different in 25 bases out of 675bp constituting the ORF. The difference was accompanied by a 13 amino acid mutation. Hereinafter, the gene of the nucleotide sequence determined in this experiment is described as "TAQ8GTC1-R gene".

본 실험에서 결정된 염기서열과 데이터베이스에 등록된 염기서열을 비교한 결과를 도 25에 나타낸 아미노산 서열을 비교한 결과를 도 26에 나타내었다. 도 25에서, TaQ8GTC1-R(상단)과 데이터베이스의 TaQ8GTC1의 염기서열(하단) 사이의 차이인 25 염기를 박스로 둘러쌓다. 도 26에서 서열분석에 의해 밝혀진 TaQ8GTC1-R(상단)과 데이터베이스의 TaQ8GTC1의 아미노산 서열(하단) 간에 서로 다른 13 아미노산을 박스로 둘러쌓다. 또한, 본 실험에서 결정된 염기서열과 데이터베이스에 등록되어 있는 염기서열의 차이를 표 8에 정리하였다. 표 8에서 "-"는 염기서열은 상이하나, 아미노산 잔기는 동일한 것을 의미한다. The result of comparing the amino acid sequence shown in FIG. 25 with the result of comparing the nucleotide sequence determined in this experiment with the nucleotide sequence registered in the database is shown in FIG. 26 . In Fig. 25, the difference between TaQ8GTC1-R (top) and the nucleotide sequence of TaQ8GTC1 in the database (bottom) is surrounded by boxes. In Fig. 26, 13 different amino acids between TaQ8GTC1-R (top) revealed by sequencing and the amino acid sequence of TaQ8GTC1 in the database (bottom) are boxed. In addition, the differences between the nucleotide sequence determined in this experiment and the nucleotide sequence registered in the database are summarized in Table 8. In Table 8, "-" means that the nucleotide sequences are different, but the amino acid residues are the same.

염기서열의 차이base sequence difference 아미노산 서열의 차이difference in amino acid sequence T->C, 25번 위치 T->C, position 25 Tyr (T)→His (H), 9번 위치 Tyr (T)→His (H), position 9 C->T, 61번 위치 C->T, position 61 -- C->G, 138번 위치 C->G, position 138 -- C→A, 151번 위치 C→A, position 151 -- G→A, 207번 위치 G→A, position 207 -- A->G, 246번 위치 A->G, position 246 -- T->A, 287번 위치 T->A, position 287 Met (M)→Lys (K), 96번 위치 Met (M)→Lys (K), position 96 C->G, 315번 위치 C->G, position 315 -- C->G, 348번 위치 C->G, position 348 -- C->G, 382번 위치 C->G, position 382 Gln (Q)→Glu (E), 128번 위치 Gln (Q)→Glu (E), position 128 G->A, 394번 위치 G->A, position 394 Ala (A)→Thr (T), 132번 위치 Ala (A)→Thr (T), position 132 T->G, 429번 위치 T->G, position 429 Asn (N)→Lys (K), 143번 위치 Asn (N)→Lys (K), position 143 C→G, 453번 위치 C→G, position 453 -- T→C, 474번 위치 T→C, position 474 -- G→C, 483번 위치 G→C, position 483 Glu (E)→Asp (D), 161번 위치 Glu (E)→Asp (D), position 161 G→T, 484번 위치 G→T, position 484 Ala (A)→Ser (S), 162번 위치 Ala (A)→Ser (S), position 162 G→C, 486번 위치 G→C, position 486 G→C, 487번 위치 G→C, position 487 Val (V)→Leu (L), 163번 위치 Val (V)→Leu (L), position 163 G→C, 498번 위치 G→C, position 498 -- T→C, 517번 위치 T→C, position 517 Phe (F)→Leu (L), 173번 위치 Phe (F)→Leu (L), position 173 A→C, 525번 위치 A→C, position 525 -- A→T, 560번 위치 A→T, position 560 Glu (E)→Val (V), 187번 위치 Glu (E)→Val (V), position 187 C→T, 581번 위치 C→T, position 581 Ala (A)→Val (V), 194번 위치 Ala (A)→Val (V), position 194 T→C, 595번 위치 T→C, position 595 Phe (F)→Leu (L), 199번 위치 Phe (F)→Leu (L), position 199 C→G, 606번 위치 C→G, position 606 Ser (S)→Arg (R), 202번 위치 Ser (S)→Arg (R), position 202

또한, 본 실험에서 결정된 염기서열(즉, TaQ8GTC1-R 유전자의 염기서열) 및 그 염기서열로 암호화되는 아미노산 서열을 각각 서열번호 31 및 32에 나타내었다. 또한, 데이터베이스에 등록된 TaQ8GTC1 유전자의 염기서열 및 그 염기서열로 암호화되는 아미노산 서열을 각각 서열번호 33 및 34로 나타내었다. In addition, the nucleotide sequence determined in this experiment (ie, the nucleotide sequence of the TaQ8GTC1-R gene) and the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence are shown in SEQ ID NOs: 31 and 32, respectively. In addition, the nucleotide sequence of the TaQ8GTC1 gene registered in the database and the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence are shown as SEQ ID NOs: 33 and 34, respectively.

<TaQ8GTC1-R 단백질의 대장균 발현체의 구축(도 27)> <Construction of E. coli expression form of TaQ8GTC1-R protein (Fig. 27)>

밀(농림 61호)의 경엽부로부터 제조한 RNA의 역전사 반응에 의해 합성한 cDNA를 주형으로 하여 TaQ8GTC1-Z 및 TaQ8GTC1-4 프라이머 세트(아래 참조)로 PCR 반응을 수행하여 5' 말단에 NdeI 인식부위, 3' 말단에 EcoRI 인식부위를 부가한 TaQ8GTC1-R 유전자의 ORF를 얻었다. 이 단편을 NdeI 및 EcoRI 처리한 TaQ8GTC1-R 유전자를 인서트로 사용하고, 동 제한효소를 처리한 pET22b(+)를 벡터로 사용하였다. 그 인서트 및 벡터를 결합하고, 그 반응액을 이용하여 작제한 벡터를 형질전환하여 대장균 JM109 주에 도입하였다. Using cDNA synthesized by reverse transcription reaction of RNA prepared from the foliage of wheat (Agricultural Forestry No. 61) as a template, PCR reaction was performed with TaQ8GTC1-Z and TaQ8GTC1-4 primer sets (see below) to recognize NdeI at the 5' end An ORF of the TaQ8GTC1-R gene with an EcoRI recognition site added to the site, 3' end was obtained. For this fragment, the TaQ8GTC1-R gene treated with NdeI and EcoRI was used as an insert, and pET22b(+) treated with the same restriction enzyme was used as a vector. The insert and the vector were combined, and the vector constructed using the reaction solution was transformed and introduced into Escherichia coli JM109 strain.

그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하였다. 서열분석에 의해 NdeI 및 EcoRI 절단부위 사이에 삽입한 TaQ8GTC1-R 유전자의 염기서열을 PCR에 의한 오류가 없는지 확인하고, 그 플라스미드를 대장균 BL21(DE3) 주에 도입하여 TaQ8GTC1-R 단백질의 대장균 발현체(KTLB-862)를 구축하였다. 이하에서는, PCR에 이용한 프라이머 세트를 나타내었다.Then, a plasmid was prepared from a colony in which introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR. By sequencing, the nucleotide sequence of the TaQ8GTC1-R gene inserted between the NdeI and EcoRI cut sites was checked for errors by PCR, and the plasmid was introduced into E. coli BL21 (DE3) strain E. coli expression form of TaQ8GTC1-R protein. (KTLB-862) was constructed. The primer sets used for PCR are shown below.

TaQ8GTC1-Z: 5'-AAAAAACATATGGCGGCGCCGGCGGTGAAGGTG-3'(센스: 서열번호 35) TaQ8GTC1-Z: 5'-AAAAAACATATGGCGGCGCCGGCGGTGAAGGTG-3' (sense: SEQ ID NO: 35)

TaQ8GTC1-4: 5'-AAAAAAGAATTCTCACTTCTCTGCCTTCTTTCCGA-3'(안티센스: 서열번호 36) TaQ8GTC1-4: 5'-AAAAAAGAATTCTCACTTCTCTGCCTTCTTTCCGA-3' (antisense: SEQ ID NO: 36)

<TaQ8GTC1-R 단백질의 조제> <Preparation of TaQ8GTC1-R protein>

작제한 대장균 BL21(DE3) 주(KLB-862)를 이용하여 TaQ8GTC1-R 단백질을 발현시켰다. 단일 콜로니를 50ppm의 앰피실린을 포함하는 액체 LB 배지에 접종한 후 하룻밤 시험관에서 배양한 용액을 전 배양액(preculture solution)으로 사용하였다. 2.5ml의 전 배양액을 50ppm의 앰피실린을 포함하는 250mL 액체 LB 배지(1L 용 삼각 플라스크)에 가하고, 37℃, 200rpm의 조건에서 OD600=0.5~0.6이 될 때까지 배양하였다. 이어, 얼음에 5분간 냉각시킨 후, IPTG를 최종 1mM이 되도록 첨가하고, 27℃, 200rpm으로 21시간 동안 TaQ8GTC1-R 단백질의 발현을 유도한 다음, 집균(4℃, 6000 x g의 조건에서 10분간 원심분리)하여 균체를 -80℃에서 보관하였다. 저온보존된 균체(0.5L 배양액)에 30mL의 PBS 완충용액(0.14M NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na2HPO4, 1.8mM KH2PO4, pH 7.3)을 가하고 초음파 처리(TAITEC VP-30S 마이크로 칩, 아웃풋 3, 15초 콘스탄트, 7~8회)한 후, 4℃, 15,000xg의 조건으로 20분간 원심분리하여 상등액을 얻었다. 그 조효소 용액을 PBS 완충용액으로 평형화한 GSTrap FF 컬럼 및 GSTrap 4B 컬럼(모두 bed vol. 1mL)에 유속 1mL/min로 로딩하고 20ml 이상의 PBS 완충용액으로 두 글루타티온 친화성 컬럼을 세척한 후, 2mL 용출용 완충용액(50mM Tris-HCl, 10mM 환원형 글루타티온, pH 8.0)을 컬럼에 주입하여 TaQ8GTC1-R 단백질을 용출시켰다(도 28). 이 단백질 용액을 Nanosep(10K)을 이용한 한외여과에 의해 PBS 완충용액로 치환하고, -80℃에서 저장하였다. 단백질 농도는 브래드포드(Bradford) 방법으로 TaKaRa Bradford Protein Assay Kit(Takara) 메뉴얼에 따라 측정하였다. TaQ8GTC1-R protein was expressed using the constructed E. coli BL21 (DE3) strain (KLB-862). A single colony was inoculated into a liquid LB medium containing 50 ppm of ampicillin, and a solution cultured in a test tube overnight was used as a preculture solution. 2.5 ml of the pre-culture solution was added to 250 mL liquid LB medium (1 L Erlenmeyer flask) containing 50 ppm of ampicillin, and cultured at 37° C. and 200 rpm until OD 600 = 0.5-0.6. Then, after cooling on ice for 5 minutes, IPTG was added to a final 1 mM, and TaQ8GTC1-R protein expression was induced at 27°C and 200 rpm for 21 hours, and then collected (4°C, 6000 x g for 10 minutes). centrifugation) and the cells were stored at -80°C. 30mL of PBS buffer (0.14M NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na 2 HPO 4 , 1.8mM KH 2 PO 4 , pH 7.3) was added to cryopreserved cells (0.5L culture solution), followed by sonication (TAITEC VP-30S micro Chip, output 3, 15 sec constant, 7 to 8 times), and then centrifuged for 20 minutes at 4° C. and 15,000×g to obtain a supernatant. The coenzyme solution was loaded onto the GSTrap FF column and GSTrap 4B column (both bed vol. 1 mL) equilibrated with PBS buffer at a flow rate of 1 mL/min, washed with 20 ml or more of PBS buffer, and both glutathione affinity columns were eluted with 2 mL lysis buffer (50 mM Tris-HCl, 10 mM reduced glutathione, pH 8.0) was injected into the column to elute the TaQ8GTC1-R protein (FIG. 28). This protein solution was substituted with PBS buffer by ultrafiltration using Nanosep (10K), and stored at -80°C. Protein concentration was measured by the Bradford method according to the TaKaRa Bradford Protein Assay Kit (Takara) manual.

<TaQ8GTC1-R 단백질의 글루타티온 포합활성 분석> <Analysis of glutathione conjugation activity of TaQ8GTC1-R protein>

본 실험에서는 정제한 TaQ8GTC1-R 단백질의 CDNB(2,4-dinitrochlorobenzene) 및 피록사술폰에 대한 글루타티온 포합반응을 분석하였다. In this experiment, the glutathione conjugation reaction of purified TaQ8GTC1-R protein to CDNB (2,4-dinitrochlorobenzene) and pyroxasulfone was analyzed.

CDNB 대한 활성은 634㎕의 100mM 인산칼륨 완충액(pH 7.6), 300㎕의 3.3mM 환원형 글루타티온, 33㎕의 정제효소(20% 글리세롤을 함유하는 PBS 용액), 33㎕의 30mM CDNB(에탄올 용액)를 포함하는 총 1ml의 반응액에서 측정하였다. CDNB를 제외한 반응액를 조제한 후, 마지막에 30mM CDNB을 첨가하여 효소반응을 시작하고 340nm에서의 흡광도를 30℃에서 측정하였다. 활성은 분자 흡광계수 9.6mM-1cm-1에 의해 계산하였다. 효소 대신에 20% 글리세롤을 포함하는 PBS를 첨가한 반응액를 음성 대조군(비-효소 반응구)으로 본 반응액에서의 생성량을 비-효소 생성량으로 하였다. The activity against CDNB was 634 μl of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.6), 300 μl of 3.3 mM reduced glutathione, 33 μl of purified enzyme (PBS solution containing 20% glycerol), 33 μl of 30 mM CDNB (ethanol solution). It was measured in a total of 1 ml of the reaction solution containing After preparing a reaction solution excluding CDNB, 30 mM CDNB was added at the end to start the enzymatic reaction, and absorbance at 340 nm was measured at 30°C. Activity was calculated by molecular extinction coefficient 9.6mM -1 cm -1 . The reaction solution to which PBS containing 20% glycerol was added instead of the enzyme was used as a negative control (non-enzyme reaction group), and the production amount in this reaction solution was set as the non-enzyme production amount.

피록사술폰에 대한 활성의 측정은 50㎕의 100mM 인산칼륨 완충액(pH 6.8), 10㎕의 1mM 피록사술폰(아세톤 용액), 20㎕의 10mM 환원형 글루타티온(pH 7.0), 120㎕의 TaQ8GTC1-R 단백질(20% 글리세롤을 포함하는 PBS 용액)을 포함하는 총 200㎕ 반응 혼합물에서 행하여 30℃에서 1시간 반응시킨 후, 반응물을 0.2μm의 필터를 사용하여 여과하여 그 중 50㎕를 HPLC에 주입하였다. 효소 무첨가구(TaQ8GTC1-R 단백질 대신 20% 글리세롤을 포함하는 PBS를 첨가)와 효소 및 글루타티온 무첨가구 (TaQ8GTC1-R 단백질 대신 20% 글리세롤과 PBS, 글루타티온 대신 멸균수를 첨가)를 대조군으로 하였다. 아래 기술한 HPLC 조건에서, 유지시간은 피록사술폰, M-15(피록사술폰의 글루타티온 포합체)가 각각 19.0분, 11.0분이었다. The activity against pyroxasulfone was measured in 50 μl of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 6.8), 10 μl of 1 mM pyroxasulfone (acetone solution), 20 μl of 10 mM reduced glutathione (pH 7.0), and 120 μl of TaQ8GTC1- R protein (PBS solution containing 20% glycerol) was carried out in a total reaction mixture of 200 μl and reacted at 30° C. for 1 hour, then the reaction was filtered using a 0.2 μm filter, and 50 μl of it was injected into HPLC. did Enzyme-free (PBS containing 20% glycerol was added instead of TaQ8GTC1-R protein) and enzyme and glutathione-free (20% glycerol and PBS instead of TaQ8GTC1-R protein, sterile water was added instead of glutathione) were used as controls. Under the HPLC conditions described below, the retention times of pyroxasulfone and M-15 (glutathione conjugate of pyroxasulfone) were 19.0 minutes and 11.0 minutes, respectively.

장치: Agilent 1100 series Device: Agilent 1100 series

컬럼: CAPCELL PAK C18 AQ 4.6mm(I.D.)x250mm(SHISEIDO) Column: CAPCELL PAK C18 AQ 4.6 mm (I.D.) x 250 mm (SHISEIDO)

이동상: 아세토니트릴/물=5/95(5분간 유지) →(4분) → 40/60(4분간 유지) →(4분) → 90/10(8분간 유지) →(1분) → 5/95(4분간 유지)(각 용매는 0.5% 초산을 포함) Mobile phase: acetonitrile/water = 5/95 (hold for 5 minutes) → (4 minutes) → 40/60 (hold for 4 minutes) → (4 minutes) → 90/10 (hold for 8 minutes) → (1 minute) → 5 /95 (hold for 4 minutes) (each solvent contains 0.5% acetic acid)

온도: 35℃ Temperature: 35℃

유속: 1.0mL/min Flow rate: 1.0 mL/min

검출: 254nm Detection: 254nm

<결과 및 고찰> <Results and considerations>

우선, 본 실험에서 정제된 TaQ8GTC1-R 단백질이 GST 활성을 가지고 있는지 알아보기 위하여 표준기질 CDNB(1-chloro-2,4-dinitrobenzene)에 대한 글루타티온 포합활성을 조사하였다. 그 결과, CDNB에 대한 활성은 2.17μmol/min/mg protein(n=2)로, 정제효소는 GST 활성을 가지고 있음이 밝혀졌다. First, in order to determine whether the purified TaQ8GTC1-R protein in this experiment has GST activity, the glutathione conjugation activity with respect to the standard substrate CDNB (1-chloro-2,4-dinitrobenzene) was investigated. As a result, it was found that the activity against CDNB was 2.17 μmol/min/mg protein (n=2), and the purified enzyme had GST activity.

이어, TaQ8GTC1-R 단백질의 피록사술폰에 대한 포합활성을 조사하였다. 포합활성 시험은 효소 첨가구(효소적 및 비-효소적으로 글루타티온 포합체를 생성), 효소 무첨가구(비-효소적으로 글루타티온 포합체를 생성), 효소 및 글루타티온 무첨가구(친화합물(parent compound) 상태로 유지)의 3개의 반응액에서 실시하였다. 효소 첨가구에 첨가하는 단백질량은, 약 400ng의 TaQ8GTC0(실시예 1 참조)의 포합활성을 동일한 조건으로 조사한 경우, 첨가한 제초제의 총 10nmol 중 약 50%가 글루타티온 포합체로 변환된 것을 근거로 500ng으로 결정하였다. Next, the conjugation activity of the TaQ8GTC1-R protein to pyroxasulfone was investigated. Conjugation activity test was conducted with enzyme addition (enzymatically and non-enzymatically producing glutathione conjugate), enzyme-free (non-enzymatically producing glutathione conjugate), enzyme and glutathione-free (parent compound). ) was carried out in three reaction solutions. The amount of protein added to the enzyme addition port is based on the fact that when the conjugation activity of about 400 ng of TaQ8GTC0 (see Example 1) was investigated under the same conditions, about 50% of the total 10 nmol of the added herbicide was converted into a glutathione conjugate. It was determined to be 500 ng.

TaQ8GTC1-R 단백질에 의한 포합활성 시험결과, 피록사술폰을 기질로 한 경우에는 효소 첨가구와 효소 무첨가구에서 생성된 글루타티온 포합체는 같았다(반응액에 첨가한 피록사술폰산의 약 3%가 M-15로 변환)(도 29). 이와 같이, 효소 첨가구와 효소 무첨가구에서 글루타티온 포합체의 생성량에 유의한 차이는 없는 것으로부터, 본 시험예에서 정제된 TaQ8GTC1-R 단백질은 피록사술폰에 포합활성을 가지고 않은 것으로 밝혀졌다. 실시예 1 등에 나타낸 바와 같이, TaQ8GTC1-R과 약 80%의 아미노산 상동성을 갖는 TaQ8GTC0는 VLCFAE 억제제 중에서 피록사술폰에 대해 특히 높은 포합활성을 나타낸 반면, TaQ8GTC1-R 단백질은 활성을 나타내지 않았다. As a result of the conjugation activity test by TaQ8GTC1-R protein, when pyroxasulfone was used as a substrate, the glutathione conjugate produced in the enzyme-added and non-enzyme-added groups was the same (about 3% of the pyroxasulfonic acid added to the reaction solution was M- 15) (Fig. 29). As such, it was found that there was no significant difference in the amount of glutathione conjugate produced in the enzyme-added group and the enzyme-free group, so that the purified TaQ8GTC1-R protein in this test example did not have a conjugation activity to pyroxasulfone. As shown in Example 1 and the like, TaQ8GTC0 having about 80% amino acid homology with TaQ8GTC1-R showed particularly high conjugation activity to pyroxasulfone among VLCFAE inhibitors, whereas TaQ8GTC1-R protein did not.

이처럼 비교적 유사성이 높은 GST 에서조차 피록사술폰에 대한 포합활성이 없었으므로, 실시예 1 내지 실시예 3에서 나타낸 TaQ8GTC0의 피록사술폰 포합활성은 특이성이 높은 것으로 간주하였다. Since there was no conjugation activity for pyroxasulfone even in GST with relatively high similarity, the pyroxasulfone conjugation activity of TaQ8GTC0 shown in Examples 1 to 3 was considered to have high specificity.

한편, 실시예 1 내지 실시예 3에서 나타낸 밀 유래 GST에서 피록사술폰 대사활성을 갖는 TaQ8GTC0(TaGSTF3)와 같은 Phi 클래스로 분류된 식물 GST의 기질 인식에 관여하는 아미노산 잔기에 관해서는, 기질과 GST 복합체의 X선 결정 구조해석에 의해 밝혀졌다(P Reinemer 등, J. Mol. Biol. 255, 289-309(1996); T. Neuefeind 등, J. Mol. Biol. 274, 446-453(1997); H. Pegeot 등, Frontiers in Plant Science 5, 1-15(2014); 및, T. Neuefeind 등, J. Mol. Biol. 274, 446-453(1997)). 각종 식물 GST 아미노산 서열의 다중 정렬(multiple alignment)에 있어서 추정 기질 인식부위 (putative substrate recognition site)를 도 30에 나타내고, 위 논문에서 밝혀진 기질 인식부위를 구성하는 아미노산을 표 9에 정리하였다. 도 30에서, 2개소의 추정 기질 인식부위를 박스로 묶고, 추정 기질 인식부위를 구성하는 아미노산을 굵은 글씨(밑줄과 함께)로 나타내었다. On the other hand, with respect to the amino acid residues involved in substrate recognition of plant GST classified into the Phi class, such as TaQ8GTC0 (TaGSTF3) having pyroxasulfone metabolic activity in wheat-derived GST shown in Examples 1 to 3, the substrate and GST It was revealed by X-ray crystal structural analysis of the complex (P Reinemer et al., J. Mol. Biol. 255, 289-309 (1996); T. Neuefeind et al., J. Mol. Biol. 274, 446-453 (1997)) H. Pegeot et al., Frontiers in Plant Science 5, 1-15 (2014); and T. Neuefeind et al., J. Mol. Biol. 274, 446-453 (1997)). The putative substrate recognition site in the multiple alignment of various plant GST amino acid sequences is shown in FIG. 30, and the amino acids constituting the substrate recognition site revealed in the above paper are summarized in Table 9. In FIG. 30, two putative substrate recognition sites are grouped with a box, and amino acids constituting the putative substrate recognition site are indicated in bold (with underline).

또한, 도 30에 도시된 애기장대 유래 AtGSTF2의 아미노산 서열을 서열번호 37로, 포플러 유래 PttGSTF1의 아미노산 서열을 서열번호 38로, 옥수수 유래의 ZmGSTF1의 아미노산 서열을 서열번호 39로, 밀 유래 TaGSTF1의 아미노산 서열을 서열번호 40로, 밀 유래 TaGSTF4의 아미노산 서열을 서열번호 41로, 밀 유래 TaGSTF5의 아미노산 서열을 서열번호 42로, 밀 유래 TaGSTF6의 아미노산 서열을 서열번호 43로 각각 표시하였다. 또한, 도 30에서 밀 유래 TaGSTF2-R의 아미노산 서열은 서열번호 32로, 밀 유래 TaGSTF3의 아미노산 서열은 서열번호 2로 각각 표시하였다.In addition, the amino acid sequence of Arabidopsis-derived AtGSTF2 shown in FIG. 30 is SEQ ID NO: 37, the amino acid sequence of poplar-derived PttGSTF1 is SEQ ID NO: 38, the amino acid sequence of ZmGSTF1 derived from corn is SEQ ID NO: 39, and the amino acid of wheat-derived TaGSTF1 The sequence was shown as SEQ ID NO: 40, the amino acid sequence of wheat-derived TaGSTF4 as SEQ ID NO: 41, the amino acid sequence of wheat-derived TaGSTF5 as SEQ ID NO: 42, and the amino acid sequence of wheat-derived TaGSTF6 as SEQ ID NO: 43, respectively. In addition, in FIG. 30, the amino acid sequence of wheat-derived TaGSTF2-R is shown as SEQ ID NO: 32, and the amino acid sequence of wheat-derived TaGSTF3 is shown as SEQ ID NO: 2, respectively.

식물체 GSTPlant GST 기질인식 부위를 구성하는 아미노산Amino acids constituting the substrate recognition site AtGSTF2 1) AtGSTF2 1) I12, L35, S115, F119, F123I12, L35, S115, F119, F123 AtGSTF2 2) AtGSTF2 2) H8, A10, S11, L35, F119, F123, Y127, Y178H8, A10, S11, L35, F119, F123, Y127, Y178 ZmGSTF1 2) ZmGSTF1 2) M10, W12, N13, F35, F114, I118M10, W12, N13, F35, F114, I118 ZmGSTF1 3) ZmGSTF1 3) M10, W12, F114, I118, M121, L122, M10, W12, F114, I118, M121, L122, PttGSTF1 4) PttGSTF1 4) L12, T14, L37, H119, F123L12, T14, L37, H119, F123

상기 표 9에서, 1)는 Structure 6, 1445-1452(1998), 2)는 J. Mol. Biol. 255, 289-309(1996), 3)은 J. Mol. Biol. 274, 446-453(1997), 및 4)는 Frontiers in Plant Science 5, 1-15(2014)이다. In Table 9, 1) is Structure 6, 1445-1452 (1998), 2) is J. Mol. Biol. 255, 289-309 (1996), 3) is described in J. Mol. Biol. 274, 446-453 (1997), and 4) are Frontiers in Plant Science 5, 1-15 (2014).

도 30 및 표 9를 보면, 기질인식에 관여하는 아미노산(TaGSTF3(TaQ8GTC0)의 아미노산 서열에 대응)은 주로 GST의 5~15번째 부근의 영역 1과 115~125번째 부근의 영역 2에 분포하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 이들 두 영역을 GST의 기질인식 부위로 추정하고, 각 영역(영역 1은 10 아미노산, 영역 2는 12 아미노산)에 대해 TaGSTF3(TaQ8GTC0)의 아미노산 서열과의 상동성을 조사하였다. 그 결과, 영역 1에서 TaGSTF3(TaQ8GTC0)와, TaGSTF1, TaGSTF2-R TaGSTF4, TaGSTF5 및 TaGSTF6 간의 상동성은 각각 40%, 80%, 80%. 40%와 50%였다. 또한, 영역 2에서는 TaGSTF3(TaQ8GTC0)와, TaGSTF1, TaGSTF2-R TaGSTF4, TaGSTF5 및 TaGSTF6 간의 상동성이 각각 45%, 64%, 55%. 45%와 18%였다. TaGSTF1, TaGSTF2-R TaGSTF3(TaQ8GTC0), TaGSTF4, TaGSTF5 및 TaGSTF6는 I. Cummins 등, Plant Mol. Biol. 52, 591-603(2003)에 Phi 클래스로 분류되는 밀 유래 GST를 개시한 것이다. 30 and Table 9, the amino acids involved in substrate recognition (corresponding to the amino acid sequence of TaGSTF3 (TaQ8GTC0)) are mainly distributed in region 1 near the 5th to 15th GST and region 2 near the 115th to 125th. can be known Therefore, these two regions were estimated as substrate recognition sites of GST, and homology with the amino acid sequence of TaGSTF3 (TaQ8GTC0) was investigated for each region (region 1 was 10 amino acids, region 2 was 12 amino acids). As a result, the homology between TaGSTF3 (TaQ8GTC0) and TaGSTF1, TaGSTF2-R TaGSTF4, TaGSTF5 and TaGSTF6 in region 1 was 40%, 80%, and 80%, respectively. 40% and 50%. Further, in region 2, the homology between TaGSTF3 (TaQ8GTC0) and TaGSTF1, TaGSTF2-R TaGSTF4, TaGSTF5 and TaGSTF6 was 45%, 64%, and 55%, respectively. 45% and 18%. TaGSTF1, TaGSTF2-R TaGSTF3 (TaQ8GTC0), TaGSTF4, TaGSTF5 and TaGSTF6 are described in I. Cummins et al., Plant Mol. Biol. 52, 591-603 (2003) disclose wheat-derived GST classified into the Phi class.

영역 1과 2 모두, TaQ8GTC0(TaGSTF3)에 대한 아미노산 상동성이 가장 높은 것은 TaGSTF2-R(TaQ8GTC1-R)임을 알 수 있다. TaGSTF2-R(TaQ8GTC1-R)가 피록사술폰 대사활성을 나타내지 않는 것을 감안하면, 실시예 1 내지 실시예 3에서 나타낸 TaGSTF3(TaQ8GTC0)가 피록사술폰을 대사하는 것은 매우 특이한 것으로 여겨졌다. In both regions 1 and 2, it can be seen that TaGSTF2-R (TaQ8GTC1-R) has the highest amino acid homology to TaQ8GTC0 (TaGSTF3). Considering that TaGSTF2-R (TaQ8GTC1-R) does not exhibit pyroxasulfone metabolic activity, it was considered very specific that TaGSTF3 (TaQ8GTC0) shown in Examples 1 to 3 metabolizes pyroxasulfone.

비교예 3Comparative Example 3

본 비교예에서는 비교예 2에서 클로닝한 TaQ8GTC1-R 유전자를 도입한 형질전환 벼의 작제 및 상기 형질전환 벼에 대한 약제내성을 분석하였다. In this comparative example, the construction of transgenic rice into which the TaQ8GTC1-R gene cloned in Comparative Example 2 was introduced and drug resistance to the transgenic rice were analyzed.

<TaQ8GTC1-R 유전자의 벼 형질전환용 벡터(R-5-TaQ8GTC1-R)의 작제(도 31)> <Construction of TaQ8GTC1-R gene for rice transformation vector (R-5-TaQ8GTC1-R) (FIG. 31)>

밀(농림 61호)의 경엽부로부터 제조한 RNA의 역전사 반응에 의해 합성한 cDNA를 주형으로 TaQ8GTC1-X와 TaQ8GTC1-Y의 프라이머 세트로 PCR 반응을 수행하여 TaQ8GTC1-R 유전자(ORF)을 얻었다. 이 단편의 5' 말단을 SalI 처리, 3' 말단을 NotI 처리한 TaQ8GTC1-R 유전자 단편을 인서트로 사용하고, 동 제한효소를 처리한 pENTR-1A를 벡터로 사용하였다. 이들 인서트 및 벡터를 결합하여 작제한 엔트리 클론 (pENTR1A-TaQ8GTC1-R)을 형질전환하여 대장균 JM109 주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하고, 서열분석에 의해 SalI 및 NotI 절단부위 사이에 삽입한 TaQ8GTC1-R 유전자의 염기서열이 올바른지 확인하였다. A TaQ8GTC1-R gene (ORF) was obtained by performing a PCR reaction with a primer set of TaQ8GTC1-X and TaQ8GTC1-Y using cDNA synthesized by reverse transcription reaction of RNA prepared from the leaves of wheat (Agricultural and Forestry No. 61) as a template. The TaQ8GTC1-R gene fragment treated with SalI at the 5' end and NotI at the 3' end of this fragment was used as an insert, and pENTR-1A treated with the same restriction enzyme was used as a vector. An entry clone (pENTR1A-TaQ8GTC1-R) constructed by combining these inserts and vectors was transformed and introduced into Escherichia coli JM109 strain. Then, a plasmid was prepared from the colony in which the introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR, and it was confirmed by sequencing that the nucleotide sequence of the TaQ8GTC1-R gene inserted between the SalI and NotI cut sites was correct.

이어 작제한 엔트리 클론(pENTR1A-TaQ8GTC1-R)과 목적 벡터인 R-5(PalSelect pSTARA)과 LR 반응을 수행하여 작제한 발현벡터(R-5의 attB 서열 사이에 TaQ8GTC1-R 유전자를 삽입한 벼 형질전환용 벡터)를 형질전환에 의해 대장균 HST02주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하여 서열분석에 의해 attB 서열 사이에 삽입한 TaQ8GTC1-R 유전자의 염기서열이 올바른지 확인하였다. 이하에서는, PCR에 이용한 프라이머 세트를 나타내었다.Then, the constructed entry clone (pENTR1A-TaQ8GTC1-R) and R-5 (PalSelect pSTARA), the target vector, were subjected to LR reaction and the expression vector constructed (R-5 attB sequence of attB in which the TaQ8GTC1-R gene was inserted) vector for transformation) was introduced into E. coli HST02 strain by transformation. Then, a plasmid was prepared from a colony in which the introduction of the target plasmid was confirmed by colony PCR, and the nucleotide sequence of the TaQ8GTC1-R gene inserted between the attB sequences was confirmed by sequencing analysis. The primer sets used for PCR are shown below.

TaQ8GTC1-X: 5'-AAAAAAGTCGACATGGCGGCGCCGGCGGTGAAGG-3'(센스: 서열번호 44) TaQ8GTC1-X: 5'-AAAAAAGTCGACATGGCGGCGCCGGCGGTGAAGG-3' (sense: SEQ ID NO: 44)

TaQ8GTC1-Y: 5'-AAAAAAGCGGCCGCTCACTTCTCTGCCTTCTT-3'(안티센스: 서열번호 45) TaQ8GTC1-Y: 5'-AAAAAAGCGGCCGCTCACTTCTCTGCCTTCTT-3' (antisense: SEQ ID NO: 45)

<형질전환에 의한 TaQ8GTC1-R 유전자의 벼에 도입> <Introduction of TaQ8GTC1-R gene into rice by transformation>

작제한 TaQ8GTC1-R 유전자를 PalSelect R-5에 삽입한 벼 형질전환용 벡터 (PalSelect R-5-TaQ8GTC1-R)를 전기천공법으로 아그로박테리움(EHA105)에 도입하였다(KLB-872). 이어, 아그로박테리움법에 의해 TaQ8GTC1-R 유전자를 벼 배양세포에 도입한 후, 비스피리백 나트륨염(BS)으로 선발하였다. A rice transformation vector (PalSelect R-5-TaQ8GTC1-R) in which the constructed TaQ8GTC1-R gene was inserted into PalSelect R-5 was introduced into Agrobacterium (EHA105) by electroporation (KLB-872). Then, the TaQ8GTC1-R gene was introduced into the cultured rice cells by the Agrobacterium method, and then selected with bispiribac sodium salt (BS).

TaQ8GTC1-R 유전자를 형질전환하여 벼에 도입하고 1개월간 0.25μM의 비스피리백 나트륨염(BS)으로 TaQ8GTC1-R 유전자가 도입된 벼의 배양세포를 선발하여, 선발배지에서 증식하는 형질전환 벼의 배양세포를 확인하였다(도 32). 이러한 형질전환 벼의 배양세포를 약제 무첨가 재분화 배지에 이식한 후, 수득한 식물체에 대해서 순차적으로 격리 온실에서 재배하였다. 격리 온실에서 재배 개시부터 평균 2개월에 모든 식물체에서 출수(ear emergence)가 확인된 이러한 식물체에서 후대 종자(T1)를 채종하였다. TaQ8GTC1-R gene was transformed and introduced into rice, and cultured cells from which the TaQ8GTC1-R gene was introduced were selected with 0.25 μM bispiribac sodium salt (BS) for 1 month, Cultured cells were identified (FIG. 32). After transplanting the cultured cells of this transgenic rice into a drug-free redifferentiation medium, the obtained plants were sequentially cultivated in an isolation greenhouse. Progeny seeds (T1) were plucked from these plants for which ear emergence was confirmed in all plants at an average of 2 months from the start of cultivation in the quarantine greenhouse.

<TaQ8GTC1-R 유전자 도입 벼의 피록사술폰에 대한 감수성 시험> <TaQ8GTC1-R transgenic rice sensitivity test to pyroxasulfone>

2계통(KLB-872 #3-11 및 KLB-872 #2-4)에 대해 겔란 검을 배지로 하는 발아 생육저해 시험으로 피록사술폰 대한 내성을 조사하였다. 우선, 호그랜드 믹스와 3g의 겔란 검을 1L의 증류수에 현탁시킨 후, 전자레인지에서 따뜻하게 충분히 용해시켰다. 그의 15ml를 식기 전에 관형 병에 주입하였다(플레이트에 30ml를 주입). 겔란 검 배지를 관형 병 또는 플레이트에 주입함과 동시에 약제를 가하여 잘 혼합하였다. 벼의 겨(rice hull)를 50배 희석한 차아염소산나트륨 용액(antiformin, Wako)에서 20분 정도 담근 후 잘 세척하였다. 멸균처리한 종자를 증류수에 담가 27℃에서 최아할 때까지 방치하였다(약 2일). 최아된 종자를 새싹을 위로 향하게 하여 0.25μM BS를 포함하는 겔란 검 배지(플레이트)에 가볍게 이식하였다. 이들과 증류수를 넣은 비이커를 함께 투명한 케이스에 넣고, 랩으로 뚜껑을 덮어 27℃, 형광등 조명 하(명기 14시간, 암기 10시간)에서 2일간 생육시켰다. 그런 다음, 근부의 신장을 지표로 BS 내성을 가지는 것으로 판단되는 벼의 종자를 피록사술폰(최종 농도 10-8, 10-7, 10-6, 10-5M)을 함유하는 겔란 검 배지(관형 병)에 이식하였다. 이어, 이들과 증류수를 넣은 비이커를 함께 투명한 케이스에 넣고 랩으로 뚜껑을 덮어 27℃, 형광등 조명 하(명기 14시간, 암기 10시간)에서 4~5일간 생육시킨 후 초장을 측정하였다. 약제의 저해는 초장을 지표로 약제 무첨가구에 대한 생육저해율을 산출하고, 50% 생육저해 농도(IC50 값)는 프로빗(Probit) 법에 의해 측정하였다.For two strains (KLB-872 #3-11 and KLB-872 #2-4), resistance to pyroxasulfone was investigated in a germination inhibition test using gellan gum as a medium. First, hogland mix and 3 g of gellan gum were suspended in 1 L of distilled water, and then thoroughly dissolved in a microwave oven. 15 ml of it was injected into a tubular bottle before cooling (30 ml injected into the plate). The gellan gum medium was injected into the tubular bottle or plate, and the drug was added and mixed well. The rice hull was soaked in a 50-fold diluted sodium hypochlorite solution (antiformin, Wako) for about 20 minutes and then washed well. The sterilized seeds were soaked in distilled water and left at 27°C until germination (about 2 days). The germinated seeds were lightly transplanted into the gellan gum medium (plate) containing 0.25 μM BS with the sprout facing up. These and a beaker containing distilled water were put together in a transparent case, covered with a wrapper, and grown for 2 days at 27° C. under fluorescent lighting (light 14 hours, dark 10 hours). Then, based on the height of the root, the seeds of rice judged to have BS resistance were treated with pyroxasulfone (final concentration 10 -8 , 10 -7 , 10 -6 , 10 -5 M) in gellan gum medium ( tubular disease). Then, these and a beaker containing distilled water were put together in a transparent case, covered with a lid, and grown at 27° C. under fluorescent lighting (light light 14 hours, dark light 10 hours) for 4 to 5 days, and then the plant height was measured. Inhibition of the drug was calculated by using the plant height as an index to calculate the growth inhibition rate for the group without the drug, and the 50% growth inhibition concentration (IC 50 value) was measured by the Probit method.

<결과 및 고찰> <Results and considerations>

상술한 TaQ8GTC1-R 유전자 도입 벼(KLB-872 #3-11 및 KLB-872 #2-4)의 피록사술폰에 대한 내성시험의 결과를 도 33에 나타내었다. 시험한 2계통 모두 피록사술폰 감수성은 야생형과 같았다. 이러한 결과로부터, TaQ8GTC1-R 유전자 도입 벼는 피록사술폰에 내성을 나타내지 않는 것으로 추측되었다. 33 shows the results of the above-described TaQ8GTC1-R transgenic rice (KLB-872 #3-11 and KLB-872 #2-4) resistance test to pyroxasulfone. In both strains tested, the sensitivity of pyroxasulfone was the same as that of the wild type. From these results, it was estimated that the TaQ8GTC1-R transgenic rice did not exhibit resistance to pyroxasulfone.

본 실시예에서는 실시예 1 내지 실시예 3에서 피록사술폰 대한 포합활성을 갖는 것으로 밝혀진 Q8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 유채(Brassica napus)를 작제하고, 상기 형질전환 유채의 피록사술폰에 대한 감수성을 시험하였다. In this example, transgenic rapeseeds (Brassica napus) into which the Q8GTC0 gene, which was found to have a conjugation activity for pyroxasulfone in Examples 1 to 3, was introduced, was prepared, and the sensitivity of the transgenic rapeseed to pyroxasulfone was reduced. tested.

<TaQ8GTC0 유전자의 유채 형질전환용 벡터의 작제(도 34)> <Construction of TaQ8GTC0 gene for rapeseed transformation vector (FIG. 34)>

밀(농림 61호)의 경엽부로부터 제조한 RNA의 역전사 반응에 의해 합성한 cDNA를 주형으로 TaQ8GTC0~IF-Blunt End(XbaI), TaQ8GTC0~IF-Blunt End(SacI)의 프라이머 세트로 PCR 반응을 수행하여 TaQ8GTC0 유전자의 ORF를 얻었다. 이 유전자 단편과 XbaI 및 SacI 처리한 후, T4 DNA 중합효소로 평활화한 pBI121을 이용하여 In-Fusion 반응을 행하고, 작제한 유채 형질전환용 플라스미드(TaQ8GTC0 in pBI121)를 형질전환하여 대장균 JM109 주에 도입하였다. 그런 다음, 콜로니 PCR에 의해 표적 플라스미드의 도입을 확인한 콜로니에서 플라스미드를 제조하여 서열분석에 의해 XbaI 및 SacI 절단부위 사이에 삽입한 TaQ8GTC0 유전자의 염기서열이 올바른지 확인하였다. 이하에서는 PCR에 이용한 프라이머를 기재하였다. PCR reaction was performed with a primer set of TaQ8GTC0 to IF-Blunt End (XbaI) and TaQ8GTC0 to IF-Blunt End (SacI) using cDNA synthesized by reverse transcription reaction of RNA prepared from the leaves of wheat (Agricultural Forestry and Forestry No. 61). was performed to obtain an ORF of the TaQ8GTC0 gene. After treatment with this gene fragment with XbaI and SacI, an In-Fusion reaction was performed using pBI121 blunted with T 4 DNA polymerase, and the constructed rapeseed transformation plasmid (TaQ8GTC0 in pBI121) was transformed into E. coli JM109 strain. introduced. Then, a plasmid was prepared from the colony that confirmed the introduction of the target plasmid by colony PCR, and the nucleotide sequence of the TaQ8GTC0 gene inserted between the XbaI and SacI cleavage sites was confirmed by sequencing analysis. Hereinafter, the primers used for PCR were described.

TaQ8GTC0~IF-Blunt End(XbaI): TaQ8GTC0~IF-Blunt End(XbaI):

5'-CACGGGGGACTCTAGATGGCGCCGGCGGTGAAGGT-3'(센스: 서열번호 46) 5'-CACGGGGGACTCTAGATGGCGCCGGCGGTGAAGGT-3' (sense: SEQ ID NO: 46)

TaQ8GTC0~IF-Blunt End(SacI): TaQ8GTC0~IF-Blunt End(SacI):

5'-GATCGGGGAAATTCGCTACTCTGCTTTCTTTCCAA-3'(안티센스: 서열번호 47) 5'-GATCGGGGAAATTCGCTACTCTGCTTTCTTTCCAA-3' (antisense: SEQ ID NO: 47)

<형질전환에 의한 TaQ8GTC0 유전자의 유채에 도입> <Introduction of TaQ8GTC0 gene into rapeseed by transformation>

작제한 TaQ8GTC0 유전자를 pBI121에 삽입한 유채 형질전환용 벡터(pBI121-TaQ8GTC0)를 전기천공법으로 아그로박테리움(GV3101)에 도입하였다(KLB -858). 이어, 아그로박테리움법에 의해 TaQ8GTC0 유전자를 유채에 도입한 후, 카나마이신으로 선발하였다. A vector for rapeseed transformation (pBI121-TaQ8GTC0) in which the constructed TaQ8GTC0 gene was inserted into pBI121 was introduced into Agrobacterium (GV3101) by electroporation (KLB-858). Then, the TaQ8GTC0 gene was introduced into rapeseed by the Agrobacterium method, and then selected with kanamycin.

<형질전환 유채에 유전자 확인> <Confirmation of genes in transgenic rapeseed>

DNeasy Plant Mini Kit를 이용하여 재조합 유채의 게놈 DNA를 추출하였다. 그런 다음, 이 게놈 DNA를 주형으로 한 PCR에 의해 목적하는 구조체의 도입을 확인하였다. PCR은 총 25㎕의 반응액(2㎕ 주형, 0.25㎕의 50μM 센스 프라이머, 0.25㎕의 50μM 안티센스 프라이머, 2.5㎕의 2mM dNTP 혼합물, 5㎕의 Phire Reaction Buffer, 0.5㎕의 Phire Hot Start DNA Polymerase 14.5㎕의 멸균수)로 행하였다. PCR은 초기 변형: 98℃에서 20초, 변형: 98℃에서 20초, 연결: 58℃에서 15초, 연장: 72℃에서 30초(40cycles), 최종 연장: 72에서 4분으로 행하였다. 또한, T-DNA 영역의 도입을 확인할 때 사용한 프라이머의 염기서열은 다음과 같다. Genomic DNA of recombinant rapeseed was extracted using DNeasy Plant Mini Kit. Then, introduction of the desired construct was confirmed by PCR using this genomic DNA as a template. PCR was performed in a total of 25 μl of the reaction solution (2 μl template, 0.25 μl of 50 μM sense primer, 0.25 μl of 50 μM antisense primer, 2.5 μl of 2 mM dNTP mixture, 5 μl of Phire Reaction Buffer, 0.5 μl of Phire Hot Start DNA Polymerase 14.5. μl of sterile water). PCR was performed with initial transformation: 98 °C for 20 sec, transformation: 98 °C for 20 sec, ligation: 58 °C for 15 sec, extension: 72 °C for 30 sec (40 cycles), and final extension: 72 °C for 4 min. In addition, the base sequence of the primer used to confirm the introduction of the T-DNA region is as follows.

NOSP-2: 5'-CGCCTAAGGTCACTATCAGCTAGC-3'(안티센스: 서열번호 48) NOSP-2: 5'-CGCCTAAGGTCACTATCAGCTAGC-3' (antisense: SEQ ID NO: 48)

Linker(pBI121) -2: 5'-GAACTCCAGCATGAGATC-3'(안티센스: 서열번호 49) Linker (pBI121) -2: 5'-GAACTCCAGCATGAGATC-3' (antisense: SEQ ID NO: 49)

CAM35S-1: 5'-AGAGGACCTAACAGAACTCGCC-3'(센스: 서열번호 50) CAM35S-1: 5'-AGAGGACCTAACAGAACTCGCC-3' (sense: SEQ ID NO: 50)

TaQ8GTC0~2: 5'-AAAAAACTTAAGCTACTCTGCTTTCTTTCC-3'(안티센스: 서열번호 51) TaQ8GTC0-2: 5'-AAAAAACTTAAGCTACTCTGCTTTCTTTCC-3' (antisense: SEQ ID NO: 51)

다음은 카나마이신을 선발시약으로 하는 pBI121에 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채 형질전환용 벡터를 전기천공법에 의해 도입된 아그로박테리움 GV3101 주(KLB-858)를 이용하여, 형질전환에 의해 유채에 TaQ8GTC0 유전자를 도입하였다. 그 결과, 목적하는 형질전환체로 여겨지는 1개체를 얻을 수 있었다(도 35, 수득한 1개체를 박스로 묶었다). 본 재조합 유채에서 추출한 게놈 DNA를 주형으로 PCR 반응을 실시한 결과, T-DNA 영역에 포함된 2개의 구조(PNOS:: NPTII: TNOS, P35S:: TaQ8GTC0:: TNOS)가 도입되어, 수득한 개체는 목적으로 하는 재조합 유채인 것으로 밝혀졌다(도 36). 본 재조합 유채에 관해서는, 파이토트론(phytotron)에서 재배를 계속하여, T1 종자를 채취하였다. Next, using the Agrobacterium GV3101 strain (KLB-858) introduced by electroporation with a vector for rapeseed transformation in which TaQ8GTC0 gene was introduced into pBI121 using kanamycin as a selection reagent, the TaQ8GTC0 gene in rapeseed by transformation. was introduced. As a result, one individual considered to be a target transformant was obtained (FIG. 35, the obtained individual was grouped in a box). As a result of PCR reaction using the genomic DNA extracted from this recombinant rapeseed as a template, two structures (PNOS:: NPTII: TNOS, P35S:: TaQ8GTC0:: TNOS) included in the T-DNA region were introduced, and the obtained individual was It was found to be the target recombinant rapeseed (FIG. 36). Regarding this recombinant rapeseed, cultivation was continued in phytotron, and T1 seeds were collected.

<TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채의 피록사술폰 감수성 시험> <TaQ8GTC0 gene-introduced pyroxasulfone sensitivity test of rapeseed>

[유채 감수성 시험 1(파종후 발아전 토양처리)〕 [Rapeseed susceptibility test 1 (soil treatment after sowing before germination)]

유채 감수성 시험 1은 야생형 유채(품종: Westar) 및 밀 GST 유전자 도입 유채를 시험하였는데, 시험 규모는 플라스틱 포트(길이 8cm, 폭 8cm, 높이 6cm), 시험 토양은 후지노토(사양토), 1 포트 당 야생형 유채 종자를 4개, 재조합 유채 종자 8 개를 파종하였다(파종 깊이 1cm). 약제로서는, 50%의 피록사술폰산을 포함하는 과립 수화물을 시험하였고, 1, 4, 16, 63, 250 g ai/ha의 5가지 약제량으로 3회 반복하였다. 처리 직후에 강우장치로 약 1mm의 강우량을 인공적으로 강우한 후, 포트 아래쪽에서 물을 급수시켰다. 그 포트 표면이 건조되면 적절히 포트 아래쪽부터 급수시켰다. Rapeseed susceptibility test 1 tested wild-type rapeseed (variety: Westar) and wheat GST transgenic rapeseed. The test scale was a plastic pot (length 8cm, width 8cm, height 6cm), and the test soil was Fujinoto (sandstone), per pot. Four wild-type rapeseed seeds and eight recombinant rapeseed seeds were sown (seed depth of 1 cm). As a drug, a granule hydrate containing 50% pyroxasulfonic acid was tested, and repeated three times at 5 drug doses of 1, 4, 16, 63, and 250 g ai/ha. Immediately after treatment, about 1 mm of rainfall was artificially rained with a rain device, and then water was supplied from the bottom of the port. When the surface of the pot was dried, water was appropriately supplied from the bottom of the pot.

[결과 및 고찰] [Results and Discussion]

피록사술폰 발아 전 토양처리 시험(온도 22℃, 형광등)을 실시하고, 초장과 작용 증상 및 자엽의 성장의 관점에서 밀 GST 재조합 유채의 피록사술폰 내성 유무를 분석하였다. 구체적으로, 유채 종자의 파종 및 약제 살포의 2주 후에 각 처리구에서 생육된 식물체 초장을 측정하고, 유채 생육에 대한 저해율을 산출하였다 (n=4~12). 시험결과를 도 37 내지 도 39에 나타내었다. 도 37 내지 도 39에서 "TaGST"는 TaQ8GTC0 유전자 재조합 유채를 의미한다. 도 38에 나타낸 표의 수치는 평균±표준 편차(n=4~12)를 의미한다. Soil treatment test (temperature of 22℃, fluorescent lamp) before germination of pyroxasulfone was performed, and the presence or absence of pyroxasulfone resistance of wheat GST recombinant rapeseed rape was analyzed in terms of plant growth and function symptoms and cotyledon growth. Specifically, the plant growth was measured in each treatment group two weeks after sowing of rapeseed seeds and spraying the drug, and the inhibition rate for rapeseed growth was calculated (n=4-12). The test results are shown in FIGS. 37 to 39 . 37 to 39, "TaGST" means TaQ8GTC0 genetically modified rapeseed. The numerical values in the table shown in FIG. 38 mean mean±standard deviation (n=4 to 12).

측정한 야생형 및 재조합 유채의 초장에 대한 저해율로부터, 처리 약제량이 4~63 g a.i./ha, 특히 16g a.i./ha에 재조합 유채에 대한 피록사술폰의 생육저해율은 야생형 유채에 비해 낮았다(재조합체, 야생형의 순으로 48.2%, 61.9%). 또한, 작용 증상을 지표로 한 경우, 야생형 유채는 16 g a.i./ha 이상으로 자엽이 짙어지는 반면, 재조합 유채의 경우 이 증상은 확인되지 않았다. 자엽의 생육에 관해서도 야생형 유채는 16 g a.i./ha 이상으로 거의 완전히 억제되는 반면, 재조합 유채는 250 g a.i/ha에서도 상응하게 성장하였다(도 39 ). From the measured inhibition rate on plant growth of wild-type and recombinant rapeseed, the growth inhibition rate of pyroxasulfone for recombinant rapeseed at 4-63 g ai/ha, particularly 16 g ai/ha, was lower than that of wild-type rape (recombinant, 48.2% and 61.9% in the order of wild type). In addition, when the symptom of action was used as an index, the cotyledon of wild-type rape was 16 g a.i./ha or more, whereas this symptom was not confirmed in the case of recombinant rapeseed. Regarding cotyledon growth, wild-type rapeseeds were almost completely suppressed at 16 g a.i./ha or more, whereas recombinant rapeseeds grew correspondingly even at 250 g a.i/ha ( FIG. 39 ).

이상의 결과를 종합하면, 피록사술폰의 파종후 발아전 토양처리 시험(22℃, 형광등)에서 유채 초장과 작용 증상 및 자엽의 성장의 관점에서 작제된 TaG8QGTC0 유전자를 도입한 유채는 야생형태 유채와 비교하여 피록사술폰에 내성을 가지고 있음이 밝혀졌다. Summarizing the above results, in the pre-emergence soil treatment test (22℃, fluorescent light) after sowing of pyroxasulfone, rapeseed rapeseed with TaG8QGTC0 gene, which was constructed from the viewpoint of plant growth, action symptoms, and cotyledon growth, was compared with wild type rapeseed. Thus, it was found that it has resistance to pyroxasulfone.

[유채 감수성 시험 2(한천배지)] [Rapeseed sensitivity test 2 (agar medium)]

상술한 파종후 발아전 토양처리 시험결과에서 TaG8QGTC0 유전자를 도입한 유채가 피록사술폰에 내성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 여기서 이 TaG8QGTC0 유전자를 도입한 유채가 몇배 정도의 내성을 가지고 있는지 알아보기 위해 약제의 영향을 직접적으로 분석할 수 있는 한천배지에서 유채 생육억제 시험을 실시하였다. 야생형 유채(품종: Westar) 및 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채를 한천배지에서의 생육억제 시험을 실시하여 피록사술폰에 대한 내성을 조사하였다. It was found that rapeseed with TaG8QGTC0 gene exhibited resistance to pyroxasulfone in the above-mentioned post-sowing and pre-germination soil treatment test results. Here, in order to find out how many times the resistance of rapeseed to which this TaG8QGTC0 gene has been introduced, the rapeseed growth inhibition test was performed on an agar medium that can directly analyze the effect of the drug. Wild-type rapeseed (cultivar: Westar) and rapeseed with TaQ8GTC0 gene were tested for growth inhibition on agar medium to investigate resistance to pyroxasulfone.

이 시험에서의 배지(1L)는 1X 무라시게-스쿡(Murashige-Skoog, MS) 배지(1봉지), 티아민 하이드로클로라이드(3μg/ml), 니코틴산(5μg/ml), 피리독신 하이드로클로라이드(0.5μg/ml), 1%(w/v) 수크로스로 조성하였다. 1L 비이커에 상기 각 성분을 가한 다음, pH를 5.7로 제조하고 1L로 채운 후 8g(0.8%)의 아가를 가하였다. 이어, 고압살균하고 실온까지 냉각하고 소정 농도의 피록사술폰(아세톤 용액)을 첨가하였다. 이 용액을 플랜트 포트에 50ml씩 분주하였다(이때, 약제 무첨가 용액 30ml를 분주한 플레이트도 작제하였다). The medium (1 L) in this test is 1X Murashige-Skoog (MS) medium (1 bag), thiamine hydrochloride (3 μg/ml), nicotinic acid (5 μg/ml), pyridoxine hydrochloride (0.5 μg/ ml), 1% (w/v) sucrose. After adding each of the above components to a 1L beaker, the pH was prepared to 5.7, and after filling to 1L, 8g (0.8%) of agar was added. Then, after autoclaving and cooling to room temperature, pyroxasulfone (acetone solution) of a predetermined concentration was added. 50 ml of this solution was dispensed to each plant pot (At this time, a plate was also prepared in which 30 ml of the drug-free solution was dispensed).

유채의 감수성 시험을 할 때 필요량의 유채 건조 종자를 70% 에탄올로 2분, 차아 염소산(0.02% Triton-X-100)에서 15분 교반하고 멸균수로 10회 세척하였다. 이러한 종자를 작제한 약제 무첨가 플레이트의 배지 표면에 30개 정도를 치상(置床)하여 22℃에서 2~3일 후 발아 유묘(幼苗)를 각각의 배지(플랜트 박스) 5개씩 묻었다. 그런 다음, 22℃에서 2주 동안 배양시킨 후, 데이터를 얻었다. When testing the sensitivity of rapeseed, the required amount of dried rapeseed seeds was stirred with 70% ethanol for 2 minutes and hypochlorous acid (0.02% Triton-X-100) for 15 minutes, and washed 10 times with sterile water. About 30 seeds were dented on the surface of the medium of the drug-free plate prepared with these seeds, and after 2-3 days at 22°C, germinated seedlings were buried in each medium (plant box) 5 each. Then, after incubation at 22° C. for 2 weeks, data were obtained.

[결과 및 고찰] [Results and Discussion]

여러 농도(0.1μM, 1μM, 10μM, 100μM)의 피록사술폰산을 포함하는 한천배지에서 유채의 감수성 시험을 실시하고, 그 시험결과를 도 40 내지 도 43에 나타내었다. 도 40은 야생형 유채를 이용한 결과이며, 표의 수치는 평균±표준 편차(n=4~5)이다. 도 41~43은 TaG8QGTC0 유전자를 도입한 유채(도면에는 "TaGST"라 기재)를 이용한 결과이다. 도 41과 도 42에서 표에 나타낸 수치는 평균±표준 편차(n=4~5)이다. 도 43에 표시된 수치는 평균값(n=4~5)이다. The sensitivity test of rapeseed on an agar medium containing pyroxasulfonic acid of various concentrations (0.1 μM, 1 μM, 10 μM, 100 μM) was performed, and the test results are shown in FIGS. 40 to 43 . 40 is a result using wild-type rapeseed, and the numerical values in the table are the mean ± standard deviation (n = 4 to 5). 41 to 43 show the results of using rapeseed (referred to as “TaGST” in the drawing) into which the TaG8QGTC0 gene was introduced. The numerical values shown in the table in FIGS. 41 and 42 are the mean±standard deviation (n=4 to 5). The numerical value shown in FIG. 43 is an average value (n=4-5).

측정한 유채에 대한 초장 저해율 및 본엽의 생육저해율로부터, 0.1μM 첨가구에서 야생형 유채에 대한 저해율(초장 저해율, 본엽의 생육저해율의 순으로 8.9±2.8%, 8.4±1.4%)와 10μM 첨가구에서 밀 GST 재조합 유채 대한 저해율(초장 저해율, 본엽의 생육저해율의 순으로 7.8±5.9%, 1.2±2.7%)이 동등하였다. 따라서, TaG8QGTC0 유전자를 도입한 유채는 야생형에 비해 약 100배의 피록사술폰 내성을 가지고 있음이 밝혀졌다. From the measured plant growth inhibition rate and growth inhibition rate of the original leaf, the inhibition rate against wild-type rapeseed in the 0.1 μM addition group (8.9±2.8%, 8.4±1.4% in the order of growth inhibition rate of the original leaf) and the 10 μM addition group Inhibition rates (7.8±5.9%, 1.2±2.7% in the order of plant growth inhibition and true leaf growth inhibition) were equal to wheat GST recombinant rapeseed. Therefore, it was found that rapeseed rape introduced with the TaG8QGTC0 gene had about 100 times the pyroxasulfone resistance compared to the wild type.

이상의 TaG8QGTC0 유전자를 도입한 유채의 피록사술폰에 대한 감수성 시험(파종후 발아전 토양처리, 한천배지)의 결과로부터, TaG8QGTC0 유전자를 도입한 유채는 야생형 유채에 비해 피록사술폰에 내성을 가지고 있으며, 그 저항은 약 100배 정도로 추정되었다. 이와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에서 피록사술폰 대사활성을 갖는 것이 밝혀졌다. TaQ8GTC0는 유채에서도 기능하고 피록사술폰에 내성을 부여하는 것으로 밝혀졌다. From the results of the susceptibility test (soil treatment before germination after sowing, agar medium) of rapeseeds introduced with TaG8QGTC0 gene above, rapeseed with TaG8QGTC0 gene has resistance to pyroxasulfone compared to wild-type rapeseeds, The resistance was estimated to be about 100 times. As such, it was found to have pyroxasulfone metabolic activity in Examples 1 to 3. TaQ8GTC0 was also found to function in rapeseed and impart resistance to pyroxasulfone.

본 실시예에서는 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 애기장대(실시예 3 참조)의 고온 스트레스에 대한 내성을 시험하였다. In this example, the resistance to high temperature stress of the transgenic Arabidopsis thaliana (see Example 3) introduced with the TaQ8GTC0 gene was tested.

<TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 고온 스트레스 내성시험> <High temperature stress tolerance test of Arabidopsis thaliana introduced with TaQ8GTC0 gene>

실시예 3에서 작제한 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 애기장대의 고온 내성을 조사하기 위한 배지를 다음과 같이 작제하였다: 먼저 무라시게-스쿡(Murashige-Skoog, MS) 배지(1봉지), 티아민 하이드로클로라이드(3mg), 니코틴산(5mg), 피리독신 하이드로클로라이드(0.5mg), 수크로스(10g)를 1L 비이커에 가하고 pH를 5.7로 제조하여 1L로 채운 후 8g(0.8%)의 아가를 가하였다. 이것을 고압살균한 후 실온까지 냉각하고, 이를 플레이트에 30ml 분주하였다. A medium for examining the high temperature tolerance of transgenic Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene constructed in Example 3 was constructed as follows: First, Murashige-Skoog (MS) medium (1 bag), thiamine hydro Chloride (3mg), nicotinic acid (5mg), pyridoxine hydrochloride (0.5mg), and sucrose (10g) were added to a 1L beaker, and the pH was prepared to 5.7. After filling to 1L, 8g (0.8%) of agar was added. After autoclaving this, it was cooled to room temperature, and 30 ml was dispensed on a plate.

이러한 배지를 이용하여 실시예 3에서 작제된 형질전환 애기장대의 고온 스트레스 내성시험을 다음과 같이 실시하였다. 필요량의 애기장대의 건조 종자를 70% 에탄올로 2분, 차아 염소산(0.02% Triton-X-100)에서 15분씩 각각 교반하고 멸균수로 10회 세척하였다. 이어, 종자를 고압살균한 0.1% 한천용액 1ml에 현탁시키고, 이 현탁액을 배지 표면에 치상함으로써 플레이트 당 30개 정도를 파종하였다. 서지컬 테이프로 밀봉하고 4℃에서 2일간 방치하였다. 22℃로 옮겨 11일간 생육시킨 후, 고온스트레스 처리(50℃, 40분)하고, 추가로 6일간 생육시켰다. Using this medium, the high temperature stress tolerance test of the transformed Arabidopsis thaliana constructed in Example 3 was performed as follows. The required amount of dry seeds of Arabidopsis thaliana was stirred with 70% ethanol for 2 minutes and hypochlorous acid (0.02% Triton-X-100) for 15 minutes, respectively, and washed 10 times with sterile water. Then, the seeds were suspended in 1 ml of an autoclaved 0.1% agar solution, and the suspension was placed on the surface of the medium to sow about 30 seeds per plate. It was sealed with a surgical tape and left at 4°C for 2 days. After being transferred to 22°C and grown for 11 days, high-temperature stress treatment (50°C, 40 minutes) was performed, and growth was further performed for 6 days.

[결과 및 고찰] [Results and Discussion]

야생형 애기장대(Columbia-0)를 비교 대조구로서 고온 스트레스 처리한 후, 식물체의 표현형을 지표로 하여 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대의 고온 내성의 유무를 조사하였다. 시험에는 야생형 및 3개의 재조합 애기장대(1-1-3, 1-1-5, 1-2-12)를 사용하였다. 그 결과, 고온처리에 의해 백화(chlorosis, 완전 고사)한 식물체의 비율은 야생형에서는 74%(26/35)인 반면, TaQ8GTC0 유전자 재조합체는 1-1-3, 1-1-5, 1-2-12 순서로 0%(0/11), 24%(8/34), 26%(10/38)이었다(괄호 안은 백화 개체수/시험한 개체수). 이러한 결과로부터, TaQ8GTC0 유전자 도입 애기장대는 야생형에 비해 고온처리에 의해 받는 영향이 작고, 작제한 TaQ8GTC0 유전자가 도입된 애기장대는 고온 스트레스 내성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 따라서, 실시예 4에 나타낸 바와 같이 TaQ8GTC0 유전자 도입 벼가 고온 내성을 가지고 있음을 감안하면, TaQ8GTC0 유전자는 단자엽에서 쌍떡잎까지 다양한 식물에서 기능하고, 제초제 내성뿐만 아니라 고온 스트레스 내성도 부여할 수 있음을 알 수 있었다. After high-temperature stress treatment with wild-type Arabidopsis thaliana (Columbia-0) as a comparative control, the presence or absence of high-temperature tolerance of Arabidopsis thaliana into which the TaQ8GTC0 gene was introduced was investigated using the plant phenotype as an index. In the test, wild-type and three recombinant Arabidopsis thaliana (1-1-3, 1-1-5, 1-2-12) were used. As a result, the proportion of plants that were chlorosis (completely killed) by high-temperature treatment was 74% (26/35) in the wild type, whereas 1-1-3, 1-1-5, 1-1-3 in the TaQ8GTC0 gene recombinant. The numbers were 0% (0/11), 24% (8/34), 26% (10/38) in the order of 2-12 (number of efflorescences/number of tested individuals in parentheses). From these results, it was found that Arabidopsis thaliana introduced with the TaQ8GTC0 gene was less affected by high temperature treatment than the wild type, and that Arabidopsis thaliana into which the TaQ8GTC0 gene was introduced has resistance to high temperature stress. Therefore, considering that the TaQ8GTC0 gene-transduced rice has high temperature tolerance as shown in Example 4, it can be seen that the TaQ8GTC0 gene functions in a variety of plants from monocots to dicotyledons, and can impart not only herbicide resistance but also high temperature stress resistance. could

본 실시예에서는 실시예 5에서 작제한 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 유채(Brassica napus)에 대하여, 고온 내성 유무를 시험하였다. In this example, the transgenic rapeseed (Brassica napus) into which the TaQ8GTC0 gene prepared in Example 5 was introduced was tested for high temperature resistance.

<TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채의 고온 스트레스 내성시험> <High-temperature stress tolerance test of rapeseed with TaQ8GTC0 gene>

실시예 5에서 작제한 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 형질전환 유채의 고온 내성을 조사하기 위한 배지는 다음과 같이 제조하였다. 먼저, 무라시게-스쿡(Murashige-Skoog, MS) 배지(1봉지), 티아민 하이드로클로라이드(3mg), 니코틴산(5mg), 피리독신 하이드로클로라이드(0.5mg), 수크로스(10g)를 1L 비이커에 가한 다음, pH를 5.7로 제조하고 1L로 채운 후 8g(0.8%)의 아가를 가하였다. 이것을 고압살균한 후 실온까지 냉각하고, 이를 플랜트 포트에 70ml 분주하였다. A medium for examining the high temperature tolerance of the transgenic rapeseed with the TaQ8GTC0 gene constructed in Example 5 was prepared as follows. First, Murashige-Skoog (MS) medium (1 bag), thiamine hydrochloride (3 mg), nicotinic acid (5 mg), pyridoxine hydrochloride (0.5 mg), and sucrose (10 g) were added to a 1 L beaker and then , pH was prepared to 5.7, and after filling to 1 L, 8 g (0.8%) of agar was added. After autoclaving this, it was cooled to room temperature, and 70 ml was dispensed into the plant pot.

이들 배지를 이용하여 실시예 5에서 작제된 형질전환 유채의 고온 스트레스 내성시험을 다음과 같이 실시하였다. 필요량의 유채 건조 종자를 70% 에탄올에서 2분, 차아 염소산(0.02% Triton-X-100)에서 15분씩 각각 교반하고, 멸균수로 10회 세척하였다. 이어, 종자를 위에서 작제한 배지 표면에 5개 정도 치상(置床)하였다. 파라 필름으로 밀봉하여 22℃에서 4일간 생육시킨 후, 고온 스트레스 처리(50℃에서 1시간 또는 50℃에서 2시간 30분)하고, 격리 온실에서 추가로 4일간 생육시켰다. Using these media, the high-temperature stress tolerance test of the transgenic rapeseed prepared in Example 5 was performed as follows. The required amount of dried rapeseed seeds was stirred in 70% ethanol for 2 minutes and hypochlorous acid (0.02% Triton-X-100) for 15 minutes each, and washed 10 times with sterile water. Then, about 5 seeds were dented on the surface of the medium prepared above. After sealing with Parafilm and growing at 22°C for 4 days, high-temperature stress treatment (1 hour at 50°C or 2 hours and 30 minutes at 50°C) was performed, and the cells were grown for an additional 4 days in an isolation greenhouse.

[결과 및 고찰] [Results and Discussion]

야생형 유채(Westar)를 비교 대조로서 고온 스트레스 처리한 후, TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채의 고온 내성 유무를 조사하였다. 그 결과, 시험 1(50℃에서 1시간 처리)에서는 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채의 초장이 야생형에 비해 유의하게 컸다(도 44). 도 44에 나타낸 표의 값은 평균±표준 편차(n=3-7)를 나타낸다. 시험 2 (50℃에서 2시간 30분 처리)에서 백화(완전 고사)한 개체의 비율은 야생형 유채, TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채의 순으로 75%(3/4), 20%(1/5)가 되고, TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채의 백화 비율은 야생형 유채에 비해 유의하게 작았다(괄호 안은 백화 개체수/시험한 개체수). 이러한 결과는 두 시험에서 각각 초장, 백화한 개체의 비율을 지표로 하여 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채는 야생형 유채에 비해 고온처리에 의해 받는 영향이 작고, 실시예 5에서 작제한 TaQ8GTC0 유전자를 도입한 유채는 고온 스트레스 내성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 따라서, 밀 유래 TaQ8GTC0 유전자는 유채에서도 기능을 하고, 제초제 내성뿐만 아니라 고온 스트레스 내성도 부여할 수 있음을 알 수 있었다. After high-temperature stress treatment of wild-type rape (Westar) as a comparative control, it was investigated whether or not high-temperature resistance of rapeseed with TaQ8GTC0 gene. As a result, in Test 1 (treated at 50° C. for 1 hour), the plant length of rapeseeds introduced with the TaQ8GTC0 gene was significantly larger than that of the wild type ( FIG. 44 ). The values in the table shown in FIG. 44 represent the mean±standard deviation (n=3-7). In Test 2 (treated for 2 hours and 30 minutes at 50°C), the percentage of individuals who whitened (completely killed) was 75% (3/4), 20% (1/5) in the order of wild-type rapeseed and TaQ8GTC0 gene introduced. , and the efflorescence ratio of the rapeseed with the TaQ8GTC0 gene was significantly smaller than that of the wild-type rapeseed (the number of efflorescences/tested individuals in parentheses). These results show that, in both tests, using the ratio of planted and whitened individuals as an index, the rapeseed rape introduced with the TaQ8GTC0 gene is less affected by high temperature treatment than the wild-type rapeseed, and the TaQ8GTC0 gene prepared in Example 5 is introduced. was found to have high temperature stress resistance. Therefore, it was found that the wheat-derived TaQ8GTC0 gene also functions in rapeseed, and can confer not only herbicide tolerance but also high temperature stress tolerance.

SEQUENCE LISTING <110> Kumiai Chemical Industry Co., Ltd. <120> A transformed plant having herbicide tolerance <130> PH-6982-PCT <150> JP 2016-132689 <151> 2016-07-04 <160> 51 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 669 <212> DNA <213> Triticum aestivum <220> <221> CDS <222> (1)..(669) <400> 1 atg gcg ccg gcg gtg aag gtg tac ggg tgg gcc gtg tcg ccg ttc gtg 48 Met Ala Pro Ala Val Lys Val Tyr Gly Trp Ala Val Ser Pro Phe Val 1 5 10 15 gcg cgc cca ctg ctg tgc ctg gag gag gcc ggc gtc gag tac gag ctc 96 Ala Arg Pro Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu Leu 20 25 30 gtg tcc atg agc cgc gcg gcc ggc gac cac cgc cag ccg gac ttc ctc 144 Val Ser Met Ser Arg Ala Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe Leu 35 40 45 gcc cgg aac ccc ttc ggc cag gtc ccc gtc ctc gag gac ggc gac ctc 192 Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp Leu 50 55 60 acc ctc ttc gag tcg cgc gcg atc gcg agg cac gtg ctc cgg aag cac 240 Thr Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Ala Arg His Val Leu Arg Lys His 65 70 75 80 aag ccg gag ctg ctg ggc tgc ggc tcg ccg gag gcg gag gcg atg gtg 288 Lys Pro Glu Leu Leu Gly Cys Gly Ser Pro Glu Ala Glu Ala Met Val 85 90 95 gac gtg tgg ctg gag gtg gag gcc cac cag tac aac ccc gcg gcc agc 336 Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln Tyr Asn Pro Ala Ala Ser 100 105 110 gcc atc gtg gtg cag tgc atc atc ttg ccg cta ctg ggc ggc gcg cgg 384 Ala Ile Val Val Gln Cys Ile Ile Leu Pro Leu Leu Gly Gly Ala Arg 115 120 125 gac cag gcg gtg gtg gac gag aac gta gcc aag ctc aag aag gtg ctg 432 Asp Gln Ala Val Val Asp Glu Asn Val Ala Lys Leu Lys Lys Val Leu 130 135 140 gag gtg tac gag gca cgg ctg tcg gcg tcc agg tac ctc gcc ggg gac 480 Glu Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly Asp 145 150 155 160 gac atc agc ctc gcc gac ctc agc cac ttc ccc ttc acg cgc tac ttc 528 Asp Ile Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Phe Thr Arg Tyr Phe 165 170 175 atg gag acg gag tac gcg ccg ctg gtg gcg gag ctc ccc cac gtg aac 576 Met Glu Thr Glu Tyr Ala Pro Leu Val Ala Glu Leu Pro His Val Asn 180 185 190 gcg tgg tgg gag ggg ctc aag gcc agg ccg gcc gcg agg aag gtg acg 624 Ala Trp Trp Glu Gly Leu Lys Ala Arg Pro Ala Ala Arg Lys Val Thr 195 200 205 gag ctc atg ccg ccg gac ctt ggg ctt gga aag aaa gca gag tag 669 Glu Leu Met Pro Pro Asp Leu Gly Leu Gly Lys Lys Ala Glu 210 215 220 <210> 2 <211> 222 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 2 Met Ala Pro Ala Val Lys Val Tyr Gly Trp Ala Val Ser Pro Phe Val 1 5 10 15 Ala Arg Pro Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu Leu 20 25 30 Val Ser Met Ser Arg Ala Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe Leu 35 40 45 Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp Leu 50 55 60 Thr Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Ala Arg His Val Leu Arg Lys His 65 70 75 80 Lys Pro Glu Leu Leu Gly Cys Gly Ser Pro Glu Ala Glu Ala Met Val 85 90 95 Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln Tyr Asn Pro Ala Ala Ser 100 105 110 Ala Ile Val Val Gln Cys Ile Ile Leu Pro Leu Leu Gly Gly Ala Arg 115 120 125 Asp Gln Ala Val Val Asp Glu Asn Val Ala Lys Leu Lys Lys Val Leu 130 135 140 Glu Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly Asp 145 150 155 160 Asp Ile Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Phe Thr Arg Tyr Phe 165 170 175 Met Glu Thr Glu Tyr Ala Pro Leu Val Ala Glu Leu Pro His Val Asn 180 185 190 Ala Trp Trp Glu Gly Leu Lys Ala Arg Pro Ala Ala Arg Lys Val Thr 195 200 205 Glu Leu Met Pro Pro Asp Leu Gly Leu Gly Lys Lys Ala Glu 210 215 220 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 3 aaaaaacata tggcgccggc ggtgaaggtg 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 4 aaaaaaggat ccctactctg ctttctttcc 30 <210> 5 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 5 aaaaaagtcg acatggcgcc ggcggtgaag 30 <210> 6 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 6 aaaaaagcgg ccgcctactc tgctttcttt cc 32 <210> 7 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 7 cacgtgctcc ggaagcacaa gc 22 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 8 ccggcaacag gattcaatct 20 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 9 aaaaaatcta gaaaagtgca gggcaaattc 30 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 10 aaaaaactta agctatggta tgttcccact 30 <210> 11 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 11 aaaaaatcta gaatcttctt ctccgacgag 30 <210> 12 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 12 aaaaaactta agctacttgg cgccaaactt 30 <210> 13 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 13 aaaaaatcta gaatggagcc tatgaaggtg 30 <210> 14 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 14 aaaaaactta agtcatggta ttctcccgct 30 <210> 15 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 15 aaaaaatcta gatcgtttcg aggccgat 28 <210> 16 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 16 aaaaaactta agtcacttgg ccccgaactt 30 <210> 17 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 17 aaaaaatcta gataccagcc acgtcgctt 29 <210> 18 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 18 aaaaaactta agtcacttgg ccccgaactt 30 <210> 19 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 19 aaaaaatcta gagttgggtc tgggacac 28 <210> 20 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 20 aaaaaactta agtcaagcag atggcttcat 30 <210> 21 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 21 aaaaaatcta gaatggccga ggagaagaag 30 <210> 22 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 22 aaaaaactta agctactcga tgcccagcct 30 <210> 23 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 23 aaaaaagtcg acatggcggc ggcggcggag 30 <210> 24 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 24 aaaaaagcgg ccgctcactt ggccccgaac ttg 33 <210> 25 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 25 aaaaaagtcg acatggcgcc gccgatgaag 30 <210> 26 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 26 aaaaaagcgg ccgcctatgg tatgttcccg ctg 33 <210> 27 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 27 aaaaaatcta gagatcttca agaagcggaa 30 <210> 28 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 28 aaaaaagaat tctcacttct ctgccttctt tccga 35 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 29 gacctcacca tcttcgagtc 20 <210> 30 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 30 ctcgtacacg tcgaacag 18 <210> 31 <211> 675 <212> DNA <213> Triticum aestivum <220> <221> CDS <222> (1)..(675) <400> 31 atg gcg gcg ccg gcg gtg aag gtg cac ggg tgg gcg atg tcg ccg ttc 48 Met Ala Ala Pro Ala Val Lys Val His Gly Trp Ala Met Ser Pro Phe 1 5 10 15 gtg gcg cgc gcg ttg ctg tgc ctg gag gag gcc ggc gtg gag tac gag 96 Val Ala Arg Ala Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu 20 25 30 ctc gtc ccc atg agc cgc gag gcc ggc gac cac cgc cag ccg gac ttc 144 Leu Val Pro Met Ser Arg Glu Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe 35 40 45 ctc gcc agg aac ccc ttc ggc cag gtc ccc gtt ctc gag gac ggc gac 192 Leu Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp 50 55 60 ctc acc atc ttc gaa tcg cgc gcc gtc gcg agg cac gtg ctg cgc aag 240 Leu Thr Ile Phe Glu Ser Arg Ala Val Ala Arg His Val Leu Arg Lys 65 70 75 80 cac aag ccg gag ctg ctg ggc tcc ggc tcg ccg gag tcg gcg gcg aag 288 His Lys Pro Glu Leu Leu Gly Ser Gly Ser Pro Glu Ser Ala Ala Lys 85 90 95 gtg gac gtg tgg ctg gag gtg gag gcg cac cag cac cag acc ccg gcg 336 Val Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln His Gln Thr Pro Ala 100 105 110 ggc acc atc gtg atg cag tgc atc ctc acc ccg ttc ctc ggc tgc gag 384 Gly Thr Ile Val Met Gln Cys Ile Leu Thr Pro Phe Leu Gly Cys Glu 115 120 125 cgc gac cag acc gcc atc gac gag aac gcg gca aag ctg acg aag ctg 432 Arg Asp Gln Thr Ala Ile Asp Glu Asn Ala Ala Lys Leu Thr Lys Leu 130 135 140 ttc gac gtg tac gag gcg cgg ctg tcg gcg tcg agg tac ctc gcc ggg 480 Phe Asp Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly 145 150 155 160 gac tcc ctc agc ctc gcc gac ctc agc cac ttc ccg ctc atg cgc tac 528 Asp Ser Leu Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Leu Met Arg Tyr 165 170 175 ttc atg gac acc gag tac gcg tcg ctg gtg gtg gag cgc ccg cac gtg 576 Phe Met Asp Thr Glu Tyr Ala Ser Leu Val Val Glu Arg Pro His Val 180 185 190 aag gtg tgg tgg gag gag ctc aag gcc agg ccg gcg gcg aag agg gtg 624 Lys Val Trp Trp Glu Glu Leu Lys Ala Arg Pro Ala Ala Lys Arg Val 195 200 205 acg gag ttc atg ccg cca aac ttc ggg ttc gga aag aag gca gag aag 672 Thr Glu Phe Met Pro Pro Asn Phe Gly Phe Gly Lys Lys Ala Glu Lys 210 215 220 tga 675 <210> 32 <211> 224 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 32 Met Ala Ala Pro Ala Val Lys Val His Gly Trp Ala Met Ser Pro Phe 1 5 10 15 Val Ala Arg Ala Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu 20 25 30 Leu Val Pro Met Ser Arg Glu Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe 35 40 45 Leu Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp 50 55 60 Leu Thr Ile Phe Glu Ser Arg Ala Val Ala Arg His Val Leu Arg Lys 65 70 75 80 His Lys Pro Glu Leu Leu Gly Ser Gly Ser Pro Glu Ser Ala Ala Lys 85 90 95 Val Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln His Gln Thr Pro Ala 100 105 110 Gly Thr Ile Val Met Gln Cys Ile Leu Thr Pro Phe Leu Gly Cys Glu 115 120 125 Arg Asp Gln Thr Ala Ile Asp Glu Asn Ala Ala Lys Leu Thr Lys Leu 130 135 140 Phe Asp Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly 145 150 155 160 Asp Ser Leu Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Leu Met Arg Tyr 165 170 175 Phe Met Asp Thr Glu Tyr Ala Ser Leu Val Val Glu Arg Pro His Val 180 185 190 Lys Val Trp Trp Glu Glu Leu Lys Ala Arg Pro Ala Ala Lys Arg Val 195 200 205 Thr Glu Phe Met Pro Pro Asn Phe Gly Phe Gly Lys Lys Ala Glu Lys 210 215 220 <210> 33 <211> 675 <212> DNA <213> Triticum aestivum <220> <221> CDS <222> (1)..(675) <400> 33 atg gcg gcg ccg gcg gtg aag gtg tac ggg tgg gcg atg tcg ccg ttc 48 Met Ala Ala Pro Ala Val Lys Val Tyr Gly Trp Ala Met Ser Pro Phe 1 5 10 15 gtg gcg cgc gcg ctg ctg tgc ctg gag gag gcc ggc gtg gag tac gag 96 Val Ala Arg Ala Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu 20 25 30 ctc gtc ccc atg agc cgc gag gcc ggc gac cac cgc cag ccc gac ttc 144 Leu Val Pro Met Ser Arg Glu Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe 35 40 45 ctc gcc cgg aac ccc ttc ggc cag gtc ccc gtt ctc gag gac ggc gac 192 Leu Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp 50 55 60 ctc acc atc ttc gag tcg cgc gcc gtc gcg agg cac gtg ctg cgc aag 240 Leu Thr Ile Phe Glu Ser Arg Ala Val Ala Arg His Val Leu Arg Lys 65 70 75 80 cac aaa ccg gag ctg ctg ggc tcc ggc tcg ccg gag tcg gcg gcg atg 288 His Lys Pro Glu Leu Leu Gly Ser Gly Ser Pro Glu Ser Ala Ala Met 85 90 95 gtg gac gtg tgg ctg gag gtg gag gcc cac cag cac cag acc ccg gcg 336 Val Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln His Gln Thr Pro Ala 100 105 110 ggc acc atc gtc atg cag tgc atc ctc acc ccg ttc ctc ggc tgc cag 384 Gly Thr Ile Val Met Gln Cys Ile Leu Thr Pro Phe Leu Gly Cys Gln 115 120 125 cgc gac cag gcc gcc atc gac gag aac gcg gca aag ctg acg aat ctg 432 Arg Asp Gln Ala Ala Ile Asp Glu Asn Ala Ala Lys Leu Thr Asn Leu 130 135 140 ttc gac gtg tac gag gcg cgc ctg tcg gcg tcg agg tac ctt gcc ggg 480 Phe Asp Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly 145 150 155 160 gag gcg gtc agc ctc gcg gac ctc agc cac ttc ccg ttc atg cga tac 528 Glu Ala Val Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Phe Met Arg Tyr 165 170 175 ttc atg gac acc gag tac gcg tcg ctg gtg gag gag cgc ccg cac gtg 576 Phe Met Asp Thr Glu Tyr Ala Ser Leu Val Glu Glu Arg Pro His Val 180 185 190 aag gcg tgg tgg gag gag ttc aag gcc agc ccg gcg gcg aag agg gtg 624 Lys Ala Trp Trp Glu Glu Phe Lys Ala Ser Pro Ala Ala Lys Arg Val 195 200 205 acg gag ttc atg ccg cca aac ttc ggg ttc gga aag aag gca gag aag 672 Thr Glu Phe Met Pro Pro Asn Phe Gly Phe Gly Lys Lys Ala Glu Lys 210 215 220 tga 675 <210> 34 <211> 224 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 34 Met Ala Ala Pro Ala Val Lys Val Tyr Gly Trp Ala Met Ser Pro Phe 1 5 10 15 Val Ala Arg Ala Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu 20 25 30 Leu Val Pro Met Ser Arg Glu Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe 35 40 45 Leu Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp 50 55 60 Leu Thr Ile Phe Glu Ser Arg Ala Val Ala Arg His Val Leu Arg Lys 65 70 75 80 His Lys Pro Glu Leu Leu Gly Ser Gly Ser Pro Glu Ser Ala Ala Met 85 90 95 Val Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln His Gln Thr Pro Ala 100 105 110 Gly Thr Ile Val Met Gln Cys Ile Leu Thr Pro Phe Leu Gly Cys Gln 115 120 125 Arg Asp Gln Ala Ala Ile Asp Glu Asn Ala Ala Lys Leu Thr Asn Leu 130 135 140 Phe Asp Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly 145 150 155 160 Glu Ala Val Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Phe Met Arg Tyr 165 170 175 Phe Met Asp Thr Glu Tyr Ala Ser Leu Val Glu Glu Arg Pro His Val 180 185 190 Lys Ala Trp Trp Glu Glu Phe Lys Ala Ser Pro Ala Ala Lys Arg Val 195 200 205 Thr Glu Phe Met Pro Pro Asn Phe Gly Phe Gly Lys Lys Ala Glu Lys 210 215 220 <210> 35 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 35 aaaaaacata tggcggcgcc ggcggtgaag gtg 33 <210> 36 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 36 aaaaaagaat tctcacttct ctgccttctt tccga 35 <210> 37 <211> 212 <212> PRT <213> Arabidopsis thaliana <400> 37 Met Ala Gly Ile Lys Val Phe Gly His Pro Ala Ser Ile Ala Thr Arg 1 5 10 15 Arg Val Leu Ile Ala Leu His Glu Lys Asn Leu Asp Phe Glu Leu Val 20 25 30 His Val Glu Leu Lys Asp Gly Glu His Lys Lys Glu Pro Phe Leu Ser 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Phe Glu Asp Gly Asp Leu Lys 50 55 60 Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Thr Gln Tyr Ile Ala His Arg Tyr Glu 65 70 75 80 Asn Gln Gly Thr Asn Leu Leu Gln Thr Asp Ser Lys Asn Ile Ser Gln 85 90 95 Tyr Ala Ile Met Ala Ile Gly Met Gln Val Glu Asp His Gln Phe Asp 100 105 110 Pro Val Ala Ser Lys Leu Ala Phe Glu Gln Ile Phe Lys Ser Ile Tyr 115 120 125 Gly Leu Thr Thr Asp Glu Ala Val Val Ala Glu Glu Glu Ala Lys Leu 130 135 140 Ala Lys Val Leu Asp Val Tyr Glu Ala Arg Leu Lys Glu Phe Lys Tyr 145 150 155 160 Leu Ala Gly Glu Thr Phe Thr Leu Thr Asp Leu His His Ile Pro Ala 165 170 175 Ile Gln Tyr Leu Leu Gly Thr Pro Thr Lys Lys Leu Phe Thr Glu Arg 180 185 190 Pro Arg Val Asn Glu Trp Val Ala Glu Ile Thr Lys Arg Pro Ala Ser 195 200 205 Glu Lys Val Gln 210 <210> 38 <211> 215 <212> PRT <213> Populus trichocarpa <400> 38 Met Ala Thr Pro Val Thr Ile Tyr Gly Pro Pro Leu Ser Thr Ala Val 1 5 10 15 Ser Arg Val Leu Ala Thr Leu Ile Glu Lys Asp Val Pro Phe His Leu 20 25 30 Val Pro Ile Asp Leu Ser Lys Gly Glu Gln Lys Lys Pro Glu Tyr Leu 35 40 45 Lys Ile Gln Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Phe Lys Asp Glu Ser Ile 50 55 60 Thr Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Cys Arg Tyr Ile Cys Asp Lys Tyr 65 70 75 80 Ala Asp Lys Gly Asn Arg Ser Leu Tyr Gly Thr Asp Ile Leu Ser Lys 85 90 95 Ala Asn Ile Asp Gln Trp Val Glu Thr Asp Gly Gln Thr Phe Gly Pro 100 105 110 Pro Ser Gly Asp Leu Val His Asp Leu Leu Phe Ser Ser Val Pro Val 115 120 125 Asp Glu Ala Leu Ile Lys Lys Asn Val Asp Lys Leu Ala Lys Val Leu 130 135 140 Asp Ile Tyr Glu Gln Lys Leu Gly Gln Thr Arg Phe Leu Ala Gly Asp 145 150 155 160 Glu Phe Ser Phe Ala Asp Leu Ser His Leu Pro Asn Gly Asp Tyr Leu 165 170 175 Val Asn Ser Thr Asp Lys Gly Tyr Leu Phe Thr Ser Arg Lys Asn Val 180 185 190 Asn Arg Trp Trp Thr Glu Ile Ser Asn Arg Glu Ser Trp Lys Lys Val 195 200 205 Leu Glu Met Arg Lys Asn Ala 210 215 <210> 39 <211> 214 <212> PRT <213> Zea mays <400> 39 Met Ala Pro Met Lys Leu Tyr Gly Ala Val Met Ser Trp Asn Leu Thr 1 5 10 15 Arg Cys Ala Thr Ala Leu Glu Glu Ala Gly Ser Asp Tyr Glu Ile Val 20 25 30 Pro Ile Asn Phe Ala Thr Ala Glu His Lys Ser Pro Glu His Leu Val 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Leu Gln Asp Gly Asp Leu Tyr 50 55 60 Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Cys Lys Tyr Ala Ala Arg Lys Asn Lys 65 70 75 80 Pro Glu Leu Leu Arg Glu Gly Asn Leu Glu Glu Ala Ala Met Val Asp 85 90 95 Val Trp Ile Glu Val Glu Ala Asn Gln Tyr Thr Ala Ala Leu Asn Pro 100 105 110 Ile Leu Phe Gln Val Leu Ile Ser Pro Met Leu Gly Gly Thr Thr Asp 115 120 125 Gln Lys Val Val Asp Glu Asn Leu Glu Lys Leu Lys Lys Val Leu Glu 130 135 140 Val Tyr Glu Ala Arg Leu Thr Lys Cys Lys Tyr Leu Ala Gly Asp Phe 145 150 155 160 Leu Ser Leu Ala Asp Leu Asn His Val Ser Val Thr Leu Cys Leu Phe 165 170 175 Ala Thr Pro Tyr Ala Ser Val Leu Asp Ala Tyr Pro His Val Lys Ala 180 185 190 Trp Trp Ser Gly Leu Met Glu Arg Pro Ser Val Gln Lys Val Ala Ala 195 200 205 Leu Met Lys Pro Ser Ala 210 <210> 40 <211> 212 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 40 Met Ala Pro Val Lys Leu Tyr Gly Ala Thr Leu Ser Trp Asn Val Thr 1 5 10 15 Arg Cys Val Ala Ala Leu Glu Glu Ala Gly Val Gln Tyr Glu Ile Val 20 25 30 Pro Ile Asn Phe Gly Thr Gly Glu His Lys Ser Pro Asp His Leu Ala 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Leu Gln Asp Gly Asp Leu Tyr 50 55 60 Val Phe Glu Ser Arg Ala Ile Cys Lys Tyr Ala Cys Arg Lys Asn Lys 65 70 75 80 Pro Glu Leu Leu Lys Glu Gly Asp Ile Lys Glu Ser Ala Met Val Asp 85 90 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Leu Leu Gly Ala Gly Ser Leu Glu Glu Ser Ala Met Val Asp 85 90 95 Val Trp Val Asp Val Asp Ala His His Leu Glu Pro Val Leu Lys Pro 100 105 110 Ile Val Trp Asn Cys Ile Ile Asn Pro Phe Val Gly Arg Asp Val Asp 115 120 125 Gln Gly Leu Val Asp Glu Ser Val Glu Lys Leu Lys Lys Leu Leu Glu 130 135 140 Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ser Asn Lys Tyr Leu Ala Gly Asp Phe 145 150 155 160 Val Ser Phe Ala Asp Leu Thr His Phe Ser Phe Met Arg Tyr Phe Met 165 170 175 Ala Thr Glu His Ala Val Val Leu Asp Ala Tyr Pro His Val Lys Ala 180 185 190 Trp Trp Lys Ala Leu Leu Ala Arg Pro Ser Val Lys Lys Val Ile Ala 195 200 205 Gly Met Pro Pro Asp Phe Gly Phe Gly Ser Gly Arg Ile Pro 210 215 220 <210> 42 <211> 213 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 42 Met Ala Pro Ile Lys Leu Tyr Gly Met Met Leu Ser Ala Asn Val Thr 1 5 10 15 Arg Val Thr Thr Leu Leu Asn Glu Leu Gly Leu Glu Phe Asp Phe Val 20 25 30 Asp Val Asp Leu Arg Thr Gly Ala His Lys His Pro Asp Phe Leu Lys 35 40 45 Leu Asn Pro Phe Gly Gln Ile Pro Ala Leu Gln Asp Gly Asp Glu Val 50 55 60 Val Phe Glu Ser Arg Ala Ile Asn Arg Tyr Ile Ala Thr Lys Tyr Gly 65 70 75 80 Ala Ser Leu Leu Pro Thr Pro Ser Ala Lys Leu Glu Ala Trp Leu Glu 85 90 95 Val Glu Ser His His Phe Tyr Pro Pro Ala Arg Thr Leu Val Tyr Glu 100 105 110 Leu Val Ile Lys Pro Met Leu Gly Ala Pro Thr Asp Ala Ala Glu Val 115 120 125 Asp Lys Asn Ala Ala Asp Leu Ala Lys Leu Leu Asp Val Tyr Glu Ala 130 135 140 His Leu Ala Ala Gly Asn Lys Tyr Leu Ala Gly Asp Ala Phe Pro Leu 145 150 155 160 Ala Asp Ala Asn His Met Ser Tyr Leu Phe Met Leu Thr Lys Ser Pro 165 170 175 Lys Ala Asp Leu Val Ala Ser Arg Pro His Val Lys Ala Trp Trp Glu 180 185 190 Glu Ile Ser Ala Arg Pro Ala Trp Ala Lys Thr Val Ala Ser Ile Pro 195 200 205 Leu Pro Pro Ala Val 210 <210> 43 <211> 218 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 43 Met Ala Pro Val Lys Val Phe Gly Pro Ala Met Ser Thr Asn Val Ala 1 5 10 15 Arg Val Leu Val Cys Leu Glu Glu Val Gly Ala Glu Tyr Glu Val Val 20 25 30 Asp Ile Asp Phe Lys Ala Met Glu His Lys Ser Pro Glu His Leu Val 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Ile Pro Ala Phe Gln Asp Gly Asp Leu Leu 50 55 60 Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Ala Arg Tyr Val Leu Arg Lys Tyr Lys 65 70 75 80 Lys Asn Glu Val Asp Leu Leu Arg Glu Gly Asp Leu Lys Glu Ala Ala 85 90 95 Met Val Asp Val Trp Thr Glu Val Asp Ala His Thr Tyr Asn Pro Ala 100 105 110 Ile Ser Pro Ile Val Tyr Glu Cys Ser Ser Thr Ala His Ala Arg Leu 115 120 125 Pro Thr Asn Gln Thr Val Val Asp Glu Ser Leu Glu Lys Leu Lys Asn 130 135 140 Val Leu Glu Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Lys His Asp Tyr Leu Ala 145 150 155 160 Gly Asp Phe Val Ser Phe Ala Asp Leu Asn His Phe Pro Tyr Thr Phe 165 170 175 Tyr Phe Met Ala Thr Pro His Ala Ala Leu Phe Asp Ser Tyr Pro His 180 185 190 Val Lys Ala Trp Trp Glu Arg Ile Met Ala Arg Pro Ala Val Lys Lys 195 200 205 Leu Ala Ala Gln Met Val Pro Lys Lys Pro 210 215 <210> 44 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 44 aaaaaagtcg acatggcggc gccggcggtg aagg 34 <210> 45 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> 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cac gtg ctg cgc aag 240 Leu Thr Ile Phe Glu Ser Arg Ala Val Ala Arg His Val Leu 65 70 75 80 cac aag ccg gag ctg ctg ggc tcc ggc tcg ccg gag tcg gcg gcg aag 288 His L ys Pro Glu Leu Leu Gly Ser Gly Ser Pro Glu Ser Ala Ala Lys 85 90 95 gtg gac gtg tgg ctg gag gtg gag gcg cac cag cac cag acc ccg gcg 336 Val Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln His Gln Thr Pro Ala 100 105 110 ggc acc atc gtg atg cag tgc atc ctc acc ccg ttc ctc ggc tgc gag 384 Gly Thr Ile Val Met Gln Cys Ile Leu Thr Pro Phe Leu Gly Cys Glu 115 120 125 cgc gac cag gac gcc g gca aag ctg acg aag ctg 432 Arg Asp Gln Thr Ala Ile Asp Glu Asn Ala Ala Lys Leu Thr Lys Leu 130 135 140 ttc gac gtg tac gag gcg cgg ctg tcg Tyrg tcg agg tac ctc Val Arg gcc ggg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly 145 150 155 160 gac tcc ctc agc ctc gcc gac ctc agc cac ttc ccg ctc atg cgc tac 528 Asp Ser Leu Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Leu Met 175 175 Tyr 165 atg gac acc gag tac gcg tcg ctg gtg gtg gag cgc ccg cac gtg 576 Phe Met Asp Thr Glu Tyr Ala Ser Leu Val Val Glu Arg Pro His Val 180 185 190 aag gtg tgg tgg gag gag ctc aag gcc agg ccg gcg gcg aag agg gtg 624 Glu Leu Lys Ala Arg Pro Ala Ala Lys Arg Val 195 200 205 acg gag ttc atg ccg cca aac ttc ggg ttc gga aag aag gca gag aag 672 Thr Glu Phe Met Pro Asn Phe Gly Phe Gly Lys Lys Ala Glu Lys tga 675 <210> 32 <211> 224 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 32 Met Ala Ala Pro Ala Val Lys Val His Gly Trp Ala Met Ser Pro Phe 1 5 10 15 Val Ala Arg Ala Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu 20 25 30 Leu Val Pro Met Ser Arg Glu Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe 35 40 45 Leu Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp 50 55 60 Leu Thr Ile Phe Glu Ser Arg Ala Val Ala Arg His Val Leu Arg Lys 65 70 75 80 His Lys Pro Glu Leu Leu Gly Ser Gly Ser Pro Glu Ser Ala Ala Lys 85 90 95 Val Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln His Gln Thr Pro Ala 100 105 110 Gly Thr Ile Val Met Gln Cys Ile Leu Thr Pro Phe Leu Gly Cys Glu 115 120 125 Arg Asp Gln Thr Ala Ile Asp Glu 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Phe Met Arg Tyr 165 at 170 175 acc gag tac gcg tcg ctg gtg gag gag cgc ccg cac gtg 576 Phe Met Asp Thr Glu Tyr Ala Ser Leu Val Glu Glu Arg Pro His Val 180 185 190 aag gcg tgg tgg gag gag ttc aag gcc agc g ccg tg 624 Lys Ala Trp Trp Glu Glu Phe Lys Ala Ser Pro Ala Ala Lys Arg Val 195 200 205 acg gag ttc atg ccg cca aac ttc ggg ttc gga aag aag gca gag aag 672 Thr Glu Phe Met Pro Phe Asn Phe Gly Lys Ala Glu Lys 210 215 220 tga 675 <210> 34 <211> 224 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 34 Met Ala Ala Pro Ala Val Lys Val Tyr Gly Trp Ala Met Ser Pro Phe 1 5 10 15 Val Ala Arg Ala Leu Leu Cys Leu Glu Glu Ala Gly Val Glu Tyr Glu 20 25 30 Leu Val Pro Met Ser Arg Glu Ala Gly Asp His Arg Gln Pro Asp Phe 35 40 45 Leu Ala Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Val Leu Glu Asp Gly Asp 50 55 60 Leu Thr Ile Phe Glu Ser Arg Ala Val Ala Arg His Val Leu Arg Lys 65 70 75 80 His Lys Pro Glu Leu Leu Gly Ser Gly Ser Pro Glu Ser Ala Ala Met 85 90 95 Val Asp Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln His Gln Thr Pro Ala 100 105 110 Gly Thr Ile Val Met Gln Cys Ile Leu Thr Pro Phe Leu Gly Cys Gln 115 120 125 Arg Asp Gln Ala Ala Ile Asp Glu Asn Ala Ala Lys Leu Thr Asn Leu 130 135 140 Phe Asp Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ala Ser Arg Tyr Leu Ala Gly 145 150 155 160 Glu Ala Val Ser Leu Ala Asp Leu Ser His Phe Pro Phe Met Arg Tyr 165 170 175 Phe Met Asp Thr Glu Tyr Ala Ser Leu Val Glu Glu Arg Pro His Val 180 185 190 Lys Ala Trp Trp Glu Glu Phe Lys Ala Ser Pro Ala Ala Lys Arg Val 195 200 205 Thr Glu Phe Met Pro Pro Asn Phe Gly Phe Gly Lys Lys Ala Glu Lys 210 215 220 <210> 35 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 35 aaaaaacata tggcggcgcc ggcggtgaag gtg 33 <210> 36 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 36 aaaaaagaat tctcacttct ctgccttctt tccga 35 <210> 37 <211> 212 <212> PRT <213> Arabidopsis thaliana < 400> 37 Met Ala Gly Ile Lys Val Phe Gly His Pro Ala Ser Ile Ala Thr Arg 1 5 10 15 Arg Val Leu Ile Ala Leu His Glu Lys Asn Leu Asp Phe Glu Leu Val 20 25 30 His Val Glu Leu Lys Asp Gly Glu His Lys Lys Glu Pro Phe Leu Ser 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Phe Glu Asp Gly Asp Leu Lys 50 55 60 Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Thr Gln Tyr Ile Ala His Arg Tyr Glu 65 70 75 80 Asn Gln Gly Thr Asn Leu Leu Gln Thr Asp Ser Lys Asn Ile Ser Gln 85 90 95 Tyr Ala Ile Met Ala Ile Gly Met Gln Val Glu Asp His Gln Phe Asp 100 105 110 Pro Val Ala Ser Lys Leu Ala Phe Glu Gln Ile Phe Lys Ser Ile Tyr 115 120 125 Gly Leu Thr Thr Asp Glu Ala Val Val Ala Glu Glu Glu Ala Lys Leu 130 135 140 Ala Lys Val Leu Asp Val Tyr Glu Ala Arg Leu Lys Glu Phe Lys Tyr 145 150 155 160 Leu Ala Gly Glu Thr Phe Thr Leu Thr Asp Leu His His Ile Pro Ala 165 170 175 Ile Gln Tyr Leu Leu Gly Thr Pro Thr Lys Lys Leu Phe Thr Glu Arg 180 185 190 Pro Arg Val Asn Glu Trp Val Ala Glu Ile Thr Lys Arg Pro Ala Ser 195 200 205 Glu Lys Val Gln 210 <210> 38 <211> 215 <212> PRT <213> Populus trichocarpa <400> 38 Met Ala Thr Pro Val Thr Ile Tyr Gly Pro Pro Leu Ser Thr Ala Val 1 5 10 15 Ser Arg Val Leu Ala Thr Leu Ile Glu Lys Asp Val Pro Phe His Leu 20 25 30 Val Pro Ile Asp Leu Ser Lys Gly Glu Gln Lys Lys Pro Glu Tyr Leu 35 40 45 Lys Ile Gln Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Phe Lys Asp Glu Ser Ile 50 55 60 Thr Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Cys Arg Tyr Ile Cys Asp Lys Tyr 65 70 75 80 Ala Asp Lys Gly Asn Arg Ser Leu Tyr Gly Thr Asp Ile Leu Ser Lys 85 90 95 Ala Asn Ile Asp Gln Trp Val Glu Thr Asp Gly Gln Thr Phe Gly Pro 100 105 110 Pro Ser Gly Asp Leu Val His Asp Leu Leu Phe Ser Ser Val Pro Val 115 120 125 Asp Glu Ala Leu Ile Lys Lys Asn Val Asp Lys Leu Ala Lys Val Leu 130 135 140 Asp Ile Tyr Glu Gln Lys Leu Gly Gln Thr Arg Phe Leu Ala Gly Asp 145 150 155 160 Glu Phe Ser Phe Ala Asp Leu Ser His Leu Pro Asn Gly Asp Tyr Leu 165 170 175 Val Asn Ser Thr Asp Lys Gly Tyr Leu Phe Thr Ser Arg Lys Asn Val 180 185 190 Asn Arg Trp Trp Thr Glu Ile Ser Asn Arg Glu Ser Trp Lys Lys Val 195 200 205 Leu Glu Met Arg Lys Asn Ala 210 215 <210> 39 <211> 214 <212> PRT <213> Zea mays <400> 39 Met Ala Pro Met Lys Leu Tyr Gly Ala Val Met Ser Trp Asn Leu Thr 1 5 10 15 Arg Cys Ala Thr Ala Leu Glu Glu Ala Gly Ser Asp Tyr Glu Ile Val 20 25 30 Pro Ile Asn Phe Ala Thr Ala Glu His Lys Ser Pro Glu His Leu Val 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Leu Gln Asp Gly Asp Leu Tyr 50 55 60 Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Cys Lys Tyr Ala Ala Arg Lys Asn Lys 65 70 75 80 Pro Glu Leu Leu Arg Glu Gly Asn Leu Glu Glu Ala Ala Met Val Asp 85 90 95 Val Trp Ile Glu Val Glu Ala Asn Gln Tyr Thr Ala Ala Leu Asn Pro 100 105 110 Ile Leu Phe Gln Val Leu Ile Ser Pro Met Leu Gly Gly Thr Thr Asp 115 120 125 Gln Lys Val Val Asp Glu Asn Leu Glu Lys Leu Lys Lys Val Leu Glu 130 135 140 Val Tyr Glu Ala Arg Leu Thr Lys Cys Lys Tyr Leu Ala Gly Asp Phe 145 150 155 160 Leu Ser Leu Ala Asp Leu Asn His Val Ser Val Thr Leu Cys Leu Phe 165 170 175 Ala Thr Pro Tyr Ala Ser Val Leu Asp Ala Tyr Pro His Val Lys Ala 180 185 190 Trp Trp Ser Gly Leu Met Glu Arg Pro Ser Val Gln Lys Val Ala Ala 195 200 205 Leu Met Lys Pro Ser Ala 210 <210> 40 <211> 212 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 40 Met Ala Pro Val Lys Leu Tyr Gly Ala Thr Leu Ser Trp Asn Val Thr 1 5 10 15 Arg Cys Val Ala Ala Leu Glu Glu Ala Gly Val Gln Tyr Glu Ile Val 20 25 30 Pro Ile Asn Phe Gly Thr Gly Glu His Lys Ser Pro Asp His Leu Ala 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Val Pro Ala Leu Gln Asp Gly Asp Leu Tyr 50 55 60 Val Phe Glu Ser Arg Ala Ile Cys Lys Tyr Ala Cys Arg Lys Asn Lys 65 70 75 80 Pro Glu Leu Leu Lys Glu Gly Asp Ile Lys Glu Ser Ala Met Val Asp 85 90 95 Val Trp Leu Glu Val Glu Ala His Gln Tyr Thr Ala Ala Leu Ser Pro 100 105 110 Ile Leu Phe Glu Cys Leu Ile His Pro Met Leu Gly Gly Ala Thr Asp 115 120 125 Gln Lys Val Ile Asp Asp Asn Leu Val Lys Ile Lys Asn Val Leu Ala 130 135 140 Val Tyr Glu Ala His Leu Ser Lys Ser Lys Tyr Leu Ala Gly Asp Phe 145 150 155 160 Leu Ser Leu Ala Asp Leu Asn His Val Ser Val Thr Leu Cys Leu Ala 165 170 175 Ala Thr Pro Tyr Ala Ser Leu Phe Asp Ala Tyr Pro His Val Lys Ala 180 185 190 Trp Trp Thr Asp Leu Leu Ala Arg Pro Ser Val Gln Lys Val Ala Ala 195 200 205 Leu Met Lys Pro 210 <210> 41 <211> 222 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 41 Met Glu Pro Met Lys Val Tyr Gly Trp Ala Val Ser Pro Trp Met Ala 1 5 10 15 Arg Val Leu Val Ser Leu Glu Glu Ala Gly Ala Asp Tyr Glu Leu Val 20 25 30 Pro Met Ser Arg Asn Gly Gly Asp His Arg Arg Pro Glu His Leu Ala 35 40 45 Arg Asn Pro Phe Gly Glu Ile Pro Val Leu Glu Tyr Gly Gly Leu Thr 50 55 60 Leu Tyr Gln Ser Arg Ala Ile Ala Arg His Ile Leu Arg Lys His Lys 65 70 75 80 Pro Gly Leu Leu Gly Ala Gly Ser Leu Glu Glu Ser Ala Met Val Asp 85 90 95 Val Trp Val Asp Val Asp Ala His His Leu Glu Pro Val Leu Lys Pro 100 105 110 Ile Val Trp Asn Cys Ile Ile Asn Pro Phe Val Gly Arg Asp Val Asp 115 120 125 Gly Leu Val Asp Glu Ser Val Glu Lys Leu Lys Lys Leu Leu Glu 130 135 140 Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Ser Asn Lys Tyr Leu Ala Gly Asp Phe 145 150 155 160 Val Ser Phe Ala Asp Leu Thr His Phe Ser Phe Met Arg Tyr Phe Met 165 170 175 Ala Thr Glu His Ala Val Val Leu Asp Ala Tyr Pro His Val Lys Ala 180 185 190 Trp Trp Lys Ala Leu Leu Ala Arg Pro Ser Val Lys Lys Val Ile Ala 195 200 205 Gly Met Pro Pro Asp Phe Gly Phe Gly Ser Gly Arg Ile Pro 210 215 220 <210> 42 <211> 213 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 42 Met Ala Pro Ile Lys Leu Tyr Gly Met Met Leu Ser Ala Asn Val Thr 1 5 10 15 Arg Val Thr Thr Leu Leu Asn Glu Leu Gly Leu Glu Phe Asp Phe Val 20 25 30 Asp Val Asp Leu Arg Thr Gly Ala His Lys His Pro Asp Phe Leu Lys 35 40 45 Leu Asn Pro Phe Gly Gln Ile Pro Ala Leu Gln Asp Gly Asp Glu Val 50 55 60 Val Phe Glu Ser Arg Ala Ile Asn Arg Tyr Ile Ala Thr Lys Tyr Gly 65 70 75 80 Ala Ser Leu Leu Pro Thr Pro Ser Ala Lys Leu Glu Ala Trp Leu Glu 85 90 95 Val Glu Ser His His Phe Tyr Pro Pro Ala Arg Thr Leu Val Tyr Glu 100 105 110 Leu Val Ile Lys Pro Met Leu Gly Ala Pro Thr Asp Ala Ala Glu Val 115 120 125 Asp Lys Asn Ala Ala Asp Leu Ala Lys Leu Leu Asp Val Tyr Glu Ala 130 135 140 His Leu Ala Ala Gly Asn Lys Tyr Leu Ala Gly Asp Ala Phe Pro Leu 145 150 155 160 Ala Asp Ala Asn His Met Ser Tyr Leu Phe Met Leu Thr Lys Ser Pro 165 170 175 Lys Ala Asp Leu Val Ala Ser Arg Pro His Val Lys Ala Trp Trp Glu 180 185 190 Glu Ile Ser Ala Arg Pro Ala Trp Ala Lys Thr Val Ala Ser Ile Pro 195 200 205 Leu Pro Pro Ala Val 210 <210> 43 <211> 218 <212> PRT <213> Triticum aestivum <400> 43 Met Ala Pro Val Lys Val Phe Gly Pro Ala Met Ser Thr Asn Val Ala 1 5 10 15 Arg Val Leu Val Cys Leu Glu Glu Val Gly Ala Glu Tyr Glu Val Val 20 25 30 Asp Ile Asp Phe Lys Ala Met Glu His Lys Ser Pro Glu His Leu Val 35 4045 Arg Asn Pro Phe Gly Gln Ile Pro Ala Phe Gln Asp Gly Asp Leu Leu 50 55 60 Leu Phe Glu Ser Arg Ala Ile Ala Arg Tyr Val Leu Arg Lys Tyr Lys 65 70 75 80 Lys Asn Glu Val Asp Leu Leu Arg Glu Gly Asp Leu Lys Glu Ala Ala 85 90 95 Met Val Asp Val Trp Thr Glu Val Asp Ala His Thr Tyr Asn Pro Ala 100 105 110 Ile Ser Pro Ile Val Tyr Glu Cys Ser Ser Thr Ala His Ala Arg Leu 115 120 125 Pro Thr Asn Gln Thr Val Val Asp Glu Ser Leu Glu Lys Leu Lys Asn 130 135 140 Val Leu Glu Val Tyr Glu Ala Arg Leu Ser Lys His Asp Tyr Leu Ala 145 150 155 160 Gly Asp Phe Val Ser Phe Ala Asp Leu Asn His Phe Pro Tyr Thr Phe 165 170 175 Tyr Phe Met Ala Thr Pro His Ala Ala Leu Phe Asp Ser Tyr Pro His 180 185 190 Val Lys Ala Trp Trp Glu Arg Ile Met Ala Arg Pro Ala Val Lys Lys 195 200 205 Leu Ala Ala Gln Met Val Pro Lys Lys Pro 210 215 <210> 44 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 44 aaaaaagtcg acatggcggc gccggcggtg aagg 34 <210> 45 < 211> 32 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 45 aaaaaagcgg ccgctcactt ctctgccttc tt 32 <210> 46 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 46 cacgggggac tctagatggc gccggcggtg aaggt 35 <210> 47 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 47 gatcggggaa attcgctact ctgctttctt tccaa 35 <210> 48 <211 > 24 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 48 cgcctaaggt cactatcagc tagc 24 <210> 49 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Synthetic DNA <400> 49 gaactccagc 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Claims (10)

고온 스트레스에 대하여 감수성을 갖는 식물에 대하여 이하의 (a) 또는 (b)의 단백질을 암호화하는 핵산을 도입하는 것을 특징으로 하는 고온 스트레스에 대한 내성 부여방법:
(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질;
(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 90% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질.
A method for imparting resistance to high temperature stress, comprising introducing a nucleic acid encoding the protein of the following (a) or (b) to a plant having a sensitivity to high temperature stress:
(a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(b) a protein having an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity.
제1항에 있어서,
고온 스트레스에 대하여 감수성을 가진 식물은 벼과 식물인 것을 특징으로 하는
내성 부여방법.
According to claim 1,
Plants with sensitivity to high-temperature stress, characterized in that the rice plant
How to give tolerance.
제2항에 있어서,
벼과 식물은 벼인 것을 특징으로 하는
내성 부여방법.
3. The method of claim 2,
Grapeaceae plant, characterized in that rice
How to give tolerance.
제1항에 있어서,
고온 스트레스에 대하여 감수성을 가진 식물은 십자화과(Brassicaceae), 콩과(Leguminosae), 미나리과(Umbelliferae), 비름과(Amaranthaceae), 꿀풀과 (Labiatae), 명아주과(Chenopodiaceae), 장미과(Rosaceae), 국화과(Compositae), 가지과(Solanaceae) 또는 아욱과(Malvaceae) 식물인 것을 특징으로 하는
내성 부여방법.
The method of claim 1,
Plants with susceptible to heat stress are cruciferous (Brassicaceae), Mesquite (Leguminosae), Apiaceae (Umbelliferae), amaranthaceae (Amaranthaceae), Lamiaceae (Labiatae), chenopodiaceae (Chenopodiaceae), rose family (Rosaceae), Asteraceae (Compositae ), Solanaceae ( Solanaceae ) or Malvaceae ( Malvaceae ) Characterized in that the plant
How to give tolerance.
제4항에 있어서,
십자화과 식물은 유채(Brassica napus) 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)인 것을 특징으로 하는
내성 부여방법.
5. The method of claim 4,
Cruciferous plants are rapeseed ( Brassica napus ) or Arabidopsis thaliana ( Arabidopsis thaliana )
How to give tolerance.
이하의 (a) 또는 (b)의 단백질을 암호화하는 핵산을 도입하여 고온 스트레스에 대하여 내성이 부여된 형질전환 식물:
(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 단백질;
(b) 서열번호 2의 아미노산 서열에 대해 90% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 가지고, 글루타티온-S-트랜스퍼라제 활성을 갖는 단백질.
Transgenic plants to which resistance to high temperature stress is imparted by introducing a nucleic acid encoding the protein of (a) or (b) below:
(a) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(b) a protein having an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and having glutathione-S-transferase activity.
제6항에 있어서,
고온 스트레스에 대하여 감수성을 가진 식물은 벼과 식물인 것을 특징으로 하는
형질전환 식물.
7. The method of claim 6,
Plants with sensitivity to high-temperature stress, characterized in that the rice plant
transgenic plants.
제7항에 있어서,
벼과 식물은 벼인 것을 특징으로 하는
형질전환 식물.
8. The method of claim 7,
Grapeaceae plant, characterized in that rice
transgenic plants.
제6항에 있어서,
고온 스트레스에 대하여 감수성을 가진 식물은 십자화과(Brassicaceae), 콩과(Leguminosae), 미나리과(Umbelliferae), 비름과(Amaranthaceae), 꿀풀과(Labiatae), 명아주과(Chenopodiaceae), 장미과(Rosaceae), 국화과(Compositae), 가지과(Solanaceae) 또는 아욱과(Malvaceae) 식물인 것을 특징으로 하는
형질전환 식물.
7. The method of claim 6,
Plants with susceptible to heat stress are cruciferous (Brassicaceae), Mesquite (Leguminosae), Apiaceae (Umbelliferae), amaranthaceae (Amaranthaceae), Lamiaceae (Labiatae), chenopodiaceae (Chenopodiaceae), rose family (Rosaceae), Asteraceae (Compositae ), Solanaceae ( Solanaceae ) or Malvaceae ( Malvaceae ) Characterized in that the plant
transgenic plants.
제9항에 있어서,
상기 십자화과 식물은 유채(Brassica napus) 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)인 것을 특징으로 하는 형질전환 식물.
10. The method of claim 9,
The cruciferous plant is a transgenic plant, characterized in that rape ( Brassica napus ) or Arabidopsis thaliana ( Arabidopsis thaliana ).
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